Update GEP constructors to use an iterator interface to fix
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
46 #include "llvm/Support/CallSite.h"
47 #include "llvm/Support/Debug.h"
48 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
49 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
50 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
51 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
52 #include "llvm/Support/Compiler.h"
53 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
54 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
56 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
57 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
58 #include <algorithm>
59 #include <sstream>
60 using namespace llvm;
61 using namespace llvm::PatternMatch;
62
63 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
64 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
65 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
66 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
67 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
68
69 namespace {
70   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
71     : public FunctionPass,
72       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
73     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
74     std::vector<Instruction*> Worklist;
75     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
76     TargetData *TD;
77     bool MustPreserveLCSSA;
78   public:
79     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
80     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
81
82     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
83     /// isn't already in it.
84     void AddToWorkList(Instruction *I) {
85       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
86         Worklist.push_back(I);
87     }
88     
89     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
90     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
91       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
92       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
93       
94       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
95       Worklist[It->second] = 0;
96       
97       WorklistMap.erase(It);
98     }
99     
100     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
101       Instruction *I = Worklist.back();
102       Worklist.pop_back();
103       WorklistMap.erase(I);
104       return I;
105     }
106
107     
108     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
109     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
110     /// now.
111     ///
112     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
113       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
114            UI != UE; ++UI)
115         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
116     }
117
118     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
119     /// the work lists because they might get more simplified now.
120     ///
121     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
122       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
123         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
124           AddToWorkList(Op);
125     }
126     
127     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
128     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
129     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
130     ///
131     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
132     ///
133     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
134       Value *R = I.getOperand(op);
135       
136       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
137         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
138           AddToWorkList(Op);
139           // Set the operand to undef to drop the use.
140           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
141         }
142       
143       return R;
144     }
145
146   public:
147     virtual bool runOnFunction(Function &F);
148     
149     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
150
151     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
152       AU.addRequired<TargetData>();
153       AU.addPreservedID(LCSSAID);
154       AU.setPreservesCFG();
155     }
156
157     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
158
159     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
160     // instruction types.  The semantics are as follows:
161     // Return Value:
162     //    null        - No change was made
163     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
164     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
165     //
166     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
167     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
187     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
189     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
190                                                 Instruction *LHS,
191                                                 ConstantInt *RHS);
192     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
193                                 ConstantInt *DivRHS);
194
195     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
196                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
197     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
198                                      BinaryOperator &I);
199     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
200     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
203     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
204     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
205     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
206     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
210     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
212     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
213     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
214     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
215                                 Instruction *FI);
216     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
217     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
218     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
219     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
220     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
221     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
222     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
223     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
224     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
225     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
226     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
227     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
228     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
229     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
230
231     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
232     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
233
234   private:
235     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
236     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
237
238   public:
239     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
240     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
241     //
242     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
243       assert(New && New->getParent() == 0 &&
244              "New instruction already inserted into a basic block!");
245       BasicBlock *BB = Old.getParent();
246       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
247       AddToWorkList(New);
248       return New;
249     }
250
251     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
252     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
253     /// cast.
254     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
255                             Instruction &Pos) {
256       if (V->getType() == Ty) return V;
257
258       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
259         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
260       
261       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
262       AddToWorkList(C);
263       return C;
264     }
265
266     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
267     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
268     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
269     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
270     // modified.
271     //
272     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
273       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
274       if (&I != V) {
275         I.replaceAllUsesWith(V);
276         return &I;
277       } else {
278         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
279         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
280         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
281         return &I;
282       }
283     }
284
285     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
286     // found to be replacable with another preexisting expression or was
287     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
288     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
289     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
290     //
291     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
292       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
293       if (Old != New)
294         Old->replaceAllUsesWith(New);
295       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
296         AddToWorkList(I);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
298         AddToWorkList(I);
299       return true;
300     }
301     
302     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
303     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
304     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
305     // this function.
306     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
307       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
308       AddUsesToWorkList(I);
309       RemoveFromWorkList(&I);
310       I.eraseFromParent();
311       return 0;  // Don't do anything with FI
312     }
313
314   private:
315     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
316     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
317     /// casts that are known to not do anything...
318     ///
319     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
320                                    Value *V, const Type *DestTy,
321                                    Instruction *InsertBefore);
322
323     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
324     /// commutative operators.
325     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
326
327     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
328     /// most-complex to least-complex order.
329     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
330
331     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
332     /// on the demanded bits.
333     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
334                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
335                               unsigned Depth = 0);
336
337     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
338                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
339       
340     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
341     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
342     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
343     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
344
345     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
346     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
347     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
348     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
349     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
350     
351     
352     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
353                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
354     
355     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
356                               bool isSub, Instruction &I);
357     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
358                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
359     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
360     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
361     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
362
363     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
364   };
365
366   char InstCombiner::ID = 0;
367   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
368 }
369
370 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
371 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
372 static unsigned getComplexity(Value *V) {
373   if (isa<Instruction>(V)) {
374     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
375       return 3;
376     return 4;
377   }
378   if (isa<Argument>(V)) return 3;
379   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
380 }
381
382 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
383 // it.
384 static bool isOnlyUse(Value *V) {
385   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
386 }
387
388 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
389 // though a va_arg area...
390 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
391   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
392     if (ITy->getBitWidth() < 32)
393       return Type::Int32Ty;
394   }
395   return Ty;
396 }
397
398 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
399 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
400 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
401   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
402     return I->getOperand(0);
403   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
404     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
405       return CE->getOperand(0);
406   return 0;
407 }
408
409 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
410 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
411 static Instruction::CastOps 
412 isEliminableCastPair(
413   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
414   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
415   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
416   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
417 ) {
418   
419   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
420   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
421
422   // Get the opcodes of the two Cast instructions
423   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
424   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
425
426   return Instruction::CastOps(
427       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
428                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
429 }
430
431 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
432 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
433 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
434 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
435                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
436   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
437   
438   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
439   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
440     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
441       return false;
442   return true;
443 }
444
445 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
446 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
447 /// casts that are known to not do anything...
448 ///
449 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
450                                              Value *V, const Type *DestTy,
451                                              Instruction *InsertBefore) {
452   if (V->getType() == DestTy) return V;
453   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
454     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
455   
456   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
457 }
458
459 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
460 // operators:
461 //
462 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
463 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
464 //     binary operators.
465 //
466 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
467 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
468 //
469 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
470   bool Changed = false;
471   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
472     Changed = !I.swapOperands();
473
474   if (!I.isAssociative()) return Changed;
475   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
476   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
477     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
478       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
479         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
480                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
481                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
482         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
483         I.setOperand(1, Folded);
484         return true;
485       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
486         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
487             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
488           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
489           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
490
491           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
492           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
493           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
494                                                     Op1->getOperand(0),
495                                                     Op1->getName(), &I);
496           AddToWorkList(New);
497           I.setOperand(0, New);
498           I.setOperand(1, Folded);
499           return true;
500         }
501     }
502   return Changed;
503 }
504
505 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
506 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
507 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
508 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
509   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
510     return false;
511   I.swapOperands();
512   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
513   return true;
514 }
515
516 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
517 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
518 //
519 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
520   if (BinaryOperator::isNeg(V))
521     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
522
523   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
524   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
525     return ConstantExpr::getNeg(C);
526   return 0;
527 }
528
529 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
530   if (BinaryOperator::isNot(V))
531     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
532
533   // Constants can be considered to be not'ed values...
534   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
535     return ConstantInt::get(~C->getValue());
536   return 0;
537 }
538
539 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
540 // other computations (because it has a constant operand), return the
541 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
542 // Otherwise, return null.
543 //
544 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
545   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
546     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
547       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
548         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
549           return I->getOperand(0);
550       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
551         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
552           // The multiplier is really 1 << CST.
553           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
554           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
555           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
556           return I->getOperand(0);
557         }
558     }
559   return 0;
560 }
561
562 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
563 /// expression, return it.
564 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
565   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
566   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
567     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
568       return cast<User>(V);
569   return false;
570 }
571
572 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
573 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
574   APInt Val(C->getValue());
575   return ConstantInt::get(++Val);
576 }
577 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
578 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
579   APInt Val(C->getValue());
580   return ConstantInt::get(--Val);
581 }
582 /// Add - Add two ConstantInts together
583 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
584   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
585 }
586 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
587 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
588   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
589 }
590 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
591 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
592   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
593 }
594 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
595 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
596   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
597 }
598
599 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
600 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
601 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
602 /// processing.
603 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
604 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
605 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
606 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
607 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
608 /// this won't lose us code quality.
609 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
610                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
611   assert(V && "No Value?");
612   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
613   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
614   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
615          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
616          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
617          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
618   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
619     // We know all of the bits for a constant!
620     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
621     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
622     return;
623   }
624
625   if (Depth == 6 || Mask == 0)
626     return;  // Limit search depth.
627
628   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
629   if (!I) return;
630
631   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
632   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
633   
634   switch (I->getOpcode()) {
635   case Instruction::And: {
636     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
637     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
638     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
640     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
641     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
642     
643     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
644     KnownOne &= KnownOne2;
645     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
646     KnownZero |= KnownZero2;
647     return;
648   }
649   case Instruction::Or: {
650     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
651     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
653     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
654     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
655     
656     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
657     KnownZero &= KnownZero2;
658     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
659     KnownOne |= KnownOne2;
660     return;
661   }
662   case Instruction::Xor: {
663     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
664     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
665     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
666     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
667     
668     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
669     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
670     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
671     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
672     KnownZero = KnownZeroOut;
673     return;
674   }
675   case Instruction::Select:
676     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
677     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
678     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
679     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
680
681     // Only known if known in both the LHS and RHS.
682     KnownOne &= KnownOne2;
683     KnownZero &= KnownZero2;
684     return;
685   case Instruction::FPTrunc:
686   case Instruction::FPExt:
687   case Instruction::FPToUI:
688   case Instruction::FPToSI:
689   case Instruction::SIToFP:
690   case Instruction::PtrToInt:
691   case Instruction::UIToFP:
692   case Instruction::IntToPtr:
693     return; // Can't work with floating point or pointers
694   case Instruction::Trunc: {
695     // All these have integer operands
696     uint32_t SrcBitWidth = 
697       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
698     APInt MaskIn(Mask);
699     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
700     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
701     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
702     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
703     KnownZero.trunc(BitWidth);
704     KnownOne.trunc(BitWidth);
705     return;
706   }
707   case Instruction::BitCast: {
708     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
709     if (SrcTy->isInteger()) {
710       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
711       return;
712     }
713     break;
714   }
715   case Instruction::ZExt:  {
716     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
717     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
718     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
719       
720     APInt MaskIn(Mask);
721     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
722     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
723     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
724     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
725     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
726     // The top bits are known to be zero.
727     KnownZero.zext(BitWidth);
728     KnownOne.zext(BitWidth);
729     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
730     return;
731   }
732   case Instruction::SExt: {
733     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
734     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
735     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
736       
737     APInt MaskIn(Mask); 
738     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
739     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
740     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
741     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
742     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
743     KnownZero.zext(BitWidth);
744     KnownOne.zext(BitWidth);
745
746     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
747     // top bits of the result.
748     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
749       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
750     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
751       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     return;
753   }
754   case Instruction::Shl:
755     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
756     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
757       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
758       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
759       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
760       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
761       KnownZero <<= ShiftAmt;
762       KnownOne  <<= ShiftAmt;
763       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
764       return;
765     }
766     break;
767   case Instruction::LShr:
768     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
769     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
770       // Compute the new bits that are at the top now.
771       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
772       
773       // Unsigned shift right.
774       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
775       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
776       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
777       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
778       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
779       // high bits known zero.
780       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
781       return;
782     }
783     break;
784   case Instruction::AShr:
785     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
786     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
787       // Compute the new bits that are at the top now.
788       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
789       
790       // Signed shift right.
791       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
792       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
793       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
794       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
795       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
796         
797       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
798       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
799         KnownZero |= HighBits;
800       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
801         KnownOne |= HighBits;
802       return;
803     }
804     break;
805   }
806 }
807
808 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
809 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
810 /// for bits that V cannot have.
811 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
812   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
813   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
814   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
815   return (KnownZero & Mask) == Mask;
816 }
817
818 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
819 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
820 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
821 /// constant and return true.
822 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
823                                    APInt Demanded) {
824   assert(I && "No instruction?");
825   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
826
827   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
828   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
829   if (!OpC) return false;
830
831   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
832   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
833   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
834     return false;
835
836   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
837   Demanded &= OpC->getValue();
838   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
839   return true;
840 }
841
842 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
843 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
844 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
845 // min/max.
846 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
847                                                    const APInt& KnownZero,
848                                                    const APInt& KnownOne,
849                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
850   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
851   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
852          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
853          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
854          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
855   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
856
857   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
858   // bit if it is unknown.
859   Min = KnownOne;
860   Max = KnownOne|UnknownBits;
861   
862   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
863     Min.set(BitWidth-1);
864     Max.clear(BitWidth-1);
865   }
866 }
867
868 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
869 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
870 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
871 // min/max.
872 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
873                                                      const APInt &KnownZero,
874                                                      const APInt &KnownOne,
875                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
876   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
877   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
878          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
879          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
880          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
881   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
882   
883   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
884   Min = KnownOne;
885   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
886   Max = KnownOne|UnknownBits;
887 }
888
889 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
890 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
891 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
892 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
893 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
894 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
895 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
896 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
897 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
898 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
899 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
900 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
901 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
902 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
903 /// and KnownOne must all be the same.
904 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
905                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
906                                         unsigned Depth) {
907   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
908   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
909   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
910   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
911   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
912          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
913          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
914          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
915           must have same BitWidth");
916   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
917     // We know all of the bits for a constant!
918     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
919     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
920     return false;
921   }
922   
923   KnownZero.clear(); 
924   KnownOne.clear();
925   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
926     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
927       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
928       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
929       return false;
930     }
931     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
932     // just set the DemandedMask to all bits.
933     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
934   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
935     if (V != UndefValue::get(VTy))
936       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
937     return false;
938   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
939     return false;
940   }
941   
942   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
943   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
944
945   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
946   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
947   switch (I->getOpcode()) {
948   default: break;
949   case Instruction::And:
950     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
951     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
952                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
953       return true;
954     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
955            "Bits known to be one AND zero?"); 
956
957     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
958     // LHS.
959     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
960                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
961       return true;
962     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
963            "Bits known to be one AND zero?"); 
964
965     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
966     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
967     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
968         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
969       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
970     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
971         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
972       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
973     
974     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
975     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
976       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
977       
978     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
979     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
980       return UpdateValueUsesWith(I, I);
981       
982     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
983     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
984     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
985     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
986     break;
987   case Instruction::Or:
988     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
989     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
990                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
991       return true;
992     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
993            "Bits known to be one AND zero?"); 
994     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
995     // LHS.
996     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
997                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
998       return true;
999     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1000            "Bits known to be one AND zero?"); 
1001     
1002     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1003     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1004     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1005         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1006       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1007     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1008         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1009       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1010
1011     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1012     // the other side, just use the 'other' side.
1013     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1014         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1015       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1016     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1017         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1018       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1019         
1020     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1021     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1022       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1023           
1024     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1025     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1026     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1027     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1028     break;
1029   case Instruction::Xor: {
1030     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1031                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1032       return true;
1033     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1034            "Bits known to be one AND zero?"); 
1035     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1036                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1037       return true;
1038     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1039            "Bits known to be one AND zero?"); 
1040     
1041     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1042     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1043     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1044       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1045     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1047     
1048     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1049     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1050                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1051     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1052     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1053                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1054     
1055     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1056     // other, turn this into an *inclusive* or.
1057     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1058     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1059       Instruction *Or =
1060         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1061                                  I->getName());
1062       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1063       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1064     }
1065     
1066     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1067     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1068     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1069     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1070     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1071       // all known
1072       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1073         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1074         Instruction *And = 
1075           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1076         InsertNewInstBefore(And, *I);
1077         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1078       }
1079     }
1080     
1081     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1082     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1083     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1084       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1085     
1086     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1087     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1088     break;
1089   }
1090   case Instruction::Select:
1091     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1092                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1093       return true;
1094     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1095                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1096       return true;
1097     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1098            "Bits known to be one AND zero?"); 
1099     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     
1102     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1103     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1104       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     
1108     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1109     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1110     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1111     break;
1112   case Instruction::Trunc: {
1113     uint32_t truncBf = 
1114       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1115     DemandedMask.zext(truncBf);
1116     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1117     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1118     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1119                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1120       return true;
1121     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1122     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1123     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1124     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1125            "Bits known to be one AND zero?"); 
1126     break;
1127   }
1128   case Instruction::BitCast:
1129     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1130       return false;
1131       
1132     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1133                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1134       return true;
1135     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1136            "Bits known to be one AND zero?"); 
1137     break;
1138   case Instruction::ZExt: {
1139     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1140     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1141     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1142     
1143     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1144     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1145     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1146     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1147                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1148       return true;
1149     DemandedMask.zext(BitWidth);
1150     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1151     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1152     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1153            "Bits known to be one AND zero?"); 
1154     // The top bits are known to be zero.
1155     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1156     break;
1157   }
1158   case Instruction::SExt: {
1159     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1160     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1161     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1162     
1163     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1164                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1165
1166     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1167     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1168     // bit is demanded.
1169     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1170       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1171       
1172     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1173     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1174     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1175     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1176                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1177       return true;
1178     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1179     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1180     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1181     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1182            "Bits known to be one AND zero?"); 
1183       
1184     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1185     // top bits of the result.
1186
1187     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1188     // convert this into a zero extension.
1189     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1190     {
1191       // Convert to ZExt cast
1192       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1193       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1194     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1195       RHSKnownOne |= NewBits;
1196     }
1197     break;
1198   }
1199   case Instruction::Add: {
1200     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1201     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1202     // either.
1203     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1204       
1205     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1206     // we can do.
1207     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1208       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1209       // won't work if the RHS is zero.
1210       if (RHS->isZero())
1211         break;
1212       
1213       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1214       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1215       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1216
1217       // Find information about known zero/one bits in the input.
1218       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1219                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1220         return true;
1221
1222       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1223       // the constant.
1224       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1225         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1226       
1227       // Avoid excess work.
1228       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1229         break;
1230       
1231       // Turn it into OR if input bits are zero.
1232       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1233         Instruction *Or =
1234           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1235                                    I->getName());
1236         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1237         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1238       }
1239       
1240       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1241       // depending on potential carries from the input constant and the
1242       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1243       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1244       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1245       
1246       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1247       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1248       // this scan.
1249       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1250       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1251       
1252       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1253       
1254       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1255       // other, and there is no input carry.
1256       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1257                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1258       
1259       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1260       // is no input carry.
1261       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1262     } else {
1263       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1264       // the high bits of its LHS or RHS.
1265       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1266         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1267         // significant bit and all those below it.
1268         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1269         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1270                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1271           return true;
1272         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1273                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1274           return true;
1275       }
1276     }
1277     break;
1278   }
1279   case Instruction::Sub:
1280     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1281     // the high bits of its LHS or RHS.
1282     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1283       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1284       // significant bit and all those below it.
1285       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1286       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1287       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1288                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1289         return true;
1290       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1291                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1292         return true;
1293     }
1294     break;
1295   case Instruction::Shl:
1296     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1297       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1298       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1299       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1300                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1301         return true;
1302       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1303              "Bits known to be one AND zero?"); 
1304       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1305       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1306       // low bits known zero.
1307       if (ShiftAmt)
1308         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1309     }
1310     break;
1311   case Instruction::LShr:
1312     // For a logical shift right
1313     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1314       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1315       
1316       // Unsigned shift right.
1317       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1318       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1319                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1320         return true;
1321       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1322              "Bits known to be one AND zero?"); 
1323       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1324       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1325       if (ShiftAmt) {
1326         // Compute the new bits that are at the top now.
1327         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1328         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1329       }
1330     }
1331     break;
1332   case Instruction::AShr:
1333     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1334     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1335     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1336     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1337     if (DemandedMask == 1) {
1338       // Perform the logical shift right.
1339       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1340                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1341       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1342       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1343     }    
1344
1345     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1346     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1347     if (DemandedMask.isSignBit())
1348       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1349     
1350     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1351       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1352       
1353       // Signed shift right.
1354       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1355       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1356       // demanded.
1357       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1358         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1359       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1360                                DemandedMaskIn,
1361                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1362         return true;
1363       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1364              "Bits known to be one AND zero?"); 
1365       // Compute the new bits that are at the top now.
1366       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1367       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1368       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1369         
1370       // Handle the sign bits.
1371       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1372       // Adjust to where it is now in the mask.
1373       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1374         
1375       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1376       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1377       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1378           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1379         // Perform the logical shift right.
1380         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1381                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1382         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1383         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1384       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1385         RHSKnownOne |= HighBits;
1386       }
1387     }
1388     break;
1389   }
1390   
1391   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1392   // constant.
1393   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1394     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1395   return false;
1396 }
1397
1398
1399 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1400 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1401 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1402 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1403 ///
1404 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1405 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1406 /// returned.  This returns null if no change was made.
1407 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1408                                                 uint64_t &UndefElts,
1409                                                 unsigned Depth) {
1410   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1411   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1412   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1413   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1414          "Invalid DemandedElts!");
1415
1416   if (isa<UndefValue>(V)) {
1417     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1418     UndefElts = EltMask;
1419     return 0;
1420   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1421     UndefElts = EltMask;
1422     return UndefValue::get(V->getType());
1423   }
1424   
1425   UndefElts = 0;
1426   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1427     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1428     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1429
1430     std::vector<Constant*> Elts;
1431     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1432       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1433         Elts.push_back(Undef);
1434         UndefElts |= (1ULL << i);
1435       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1436         Elts.push_back(Undef);
1437         UndefElts |= (1ULL << i);
1438       } else {                               // Otherwise, defined.
1439         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1440       }
1441         
1442     // If we changed the constant, return it.
1443     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1444     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1445   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1446     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1447     // set to undef.
1448     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1449     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1450     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1451     std::vector<Constant*> Elts;
1452     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1453       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1454     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1455     return ConstantVector::get(Elts);
1456   }
1457   
1458   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1459     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1460       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1461       return false;
1462     }
1463     return false;
1464   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1465     return false;
1466   }
1467   
1468   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1469   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1470   
1471   bool MadeChange = false;
1472   uint64_t UndefElts2;
1473   Value *TmpV;
1474   switch (I->getOpcode()) {
1475   default: break;
1476     
1477   case Instruction::InsertElement: {
1478     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1479     // demand exactly the same input as we produce.
1480     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1481     if (Idx == 0) {
1482       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1483       // which elt is getting updated.
1484       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1485                                         UndefElts2, Depth+1);
1486       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1487       break;
1488     }
1489     
1490     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1491     // insertelement.
1492     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1493     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1494       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1495     
1496     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1497     // input demanded set is simpler than the output set.
1498     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1499                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1500                                       UndefElts, Depth+1);
1501     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1502
1503     // The inserted element is defined.
1504     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1505     break;
1506   }
1507   case Instruction::BitCast: {
1508     // Vector->vector casts only.
1509     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1510     if (!VTy) break;
1511     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1512     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1513     unsigned Ratio;
1514
1515     if (VWidth == InVWidth) {
1516       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1517       // elements as are demanded of us.
1518       Ratio = 1;
1519       InputDemandedElts = DemandedElts;
1520     } else if (VWidth > InVWidth) {
1521       // Untested so far.
1522       break;
1523       
1524       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1525       // then an input element is live if any of the corresponding output
1526       // elements are live.
1527       Ratio = VWidth/InVWidth;
1528       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1529         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1530           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1531       }
1532     } else {
1533       // Untested so far.
1534       break;
1535       
1536       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1537       // then an input element is live if the corresponding output element is
1538       // live.
1539       Ratio = InVWidth/VWidth;
1540       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1541         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1542           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1543     }
1544     
1545     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1546     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1547                                       UndefElts2, Depth+1);
1548     if (TmpV) {
1549       I->setOperand(0, TmpV);
1550       MadeChange = true;
1551     }
1552     
1553     UndefElts = UndefElts2;
1554     if (VWidth > InVWidth) {
1555       assert(0 && "Unimp");
1556       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1557       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1558       // undef.
1559       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1560         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1561           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1562     } else if (VWidth < InVWidth) {
1563       assert(0 && "Unimp");
1564       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1565       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1566       // elements are undef.
1567       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1568       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1569         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1570           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1571     }
1572     break;
1573   }
1574   case Instruction::And:
1575   case Instruction::Or:
1576   case Instruction::Xor:
1577   case Instruction::Add:
1578   case Instruction::Sub:
1579   case Instruction::Mul:
1580     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1581     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1582                                       UndefElts, Depth+1);
1583     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1584     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1585                                       UndefElts2, Depth+1);
1586     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1587       
1588     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1589     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1590     UndefElts &= UndefElts2;
1591     break;
1592     
1593   case Instruction::Call: {
1594     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1595     if (!II) break;
1596     switch (II->getIntrinsicID()) {
1597     default: break;
1598       
1599     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1600     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1601     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1602     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1603     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1606     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1609       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1610                                         UndefElts, Depth+1);
1611       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1612       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1613                                         UndefElts2, Depth+1);
1614       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1615
1616       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1617       // scalarize it now.
1618       if (DemandedElts == 1) {
1619         switch (II->getIntrinsicID()) {
1620         default: break;
1621         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1622         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1623         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1624         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1625           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1626           Value *LHS = II->getOperand(1);
1627           Value *RHS = II->getOperand(2);
1628           // Extract the element as scalars.
1629           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1630           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1631           
1632           switch (II->getIntrinsicID()) {
1633           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1634           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1635           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1636             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1637                                                         II->getName()), *II);
1638             break;
1639           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1640           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1641             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1642                                                          II->getName()), *II);
1643             break;
1644           }
1645           
1646           Instruction *New =
1647             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1648                                   II->getName());
1649           InsertNewInstBefore(New, *II);
1650           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1651           return New;
1652         }            
1653       }
1654         
1655       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1656       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1657       UndefElts &= UndefElts2;
1658       break;
1659     }
1660     break;
1661   }
1662   }
1663   return MadeChange ? I : 0;
1664 }
1665
1666 /// @returns true if the specified compare instruction is
1667 /// true when both operands are equal...
1668 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true if both operands are equal
1669 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1670   ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1671   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1672          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1674 }
1675
1676 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1677 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1678 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1679 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1680 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1681 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1682 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1683 ///
1684 template<typename Functor>
1685 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1686   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1687   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1688
1689   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1690   if (F.shouldApply(LHS))
1691     return F.apply(Root);
1692
1693   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1694   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1695   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1696     // Should we apply this transform to the RHS?
1697     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1698
1699     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1700     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1701       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1702       ShouldApply = true;
1703     }
1704
1705     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1706     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1707     if (ShouldApply) {
1708       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1709
1710       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1711       // and perform the reassociation.
1712       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1713
1714       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1715       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1716
1717       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1718       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1719       if (&Root == TmpLHSI) {
1720         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1721         return 0;
1722       }
1723       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1724       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1725       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1726       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1727       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1728       ARI = Root;
1729
1730       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1731       // get to LHSI.
1732       while (TmpLHSI != LHSI) {
1733         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1734         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1735         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1736         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1737         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1738         ARI = NextLHSI;
1739
1740         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1741         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1742         TmpLHSI = NextLHSI;
1743         ExtraOperand = NextOp;
1744       }
1745
1746       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1747       // the transformation...
1748       return F.apply(Root);
1749     }
1750
1751     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1752   }
1753   return 0;
1754 }
1755
1756
1757 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1758 struct AddRHS {
1759   Value *RHS;
1760   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1761   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1762   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1763     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1764                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1765   }
1766 };
1767
1768 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1769 //                 iff C1&C2 == 0
1770 struct AddMaskingAnd {
1771   Constant *C2;
1772   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1773   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1774     ConstantInt *C1;
1775     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1776            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1777   }
1778   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1779     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1780   }
1781 };
1782
1783 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1784                                              InstCombiner *IC) {
1785   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1786     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1787       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1788
1789     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1790           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1791   }
1792
1793   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1794   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1795   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1796
1797   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1798     if (ConstIsRHS)
1799       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1800     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1801   }
1802
1803   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1804   if (!ConstIsRHS)
1805     std::swap(Op0, Op1);
1806   Instruction *New;
1807   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1808     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1809   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1810     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1811                           SO->getName()+".cmp");
1812   else {
1813     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1814     abort();
1815   }
1816   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1817 }
1818
1819 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1820 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1821 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1822 // not have a second operand.
1823 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1824                                      InstCombiner *IC) {
1825   // Don't modify shared select instructions
1826   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1827   Value *TV = SI->getOperand(1);
1828   Value *FV = SI->getOperand(2);
1829
1830   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1831     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1832     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1833
1834     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1835     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1836
1837     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1838                           SelectFalseVal);
1839   }
1840   return 0;
1841 }
1842
1843
1844 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1845 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1846 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1847 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1848   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1849   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1850   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1851
1852   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1853   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1854   // or if *it* is a PHI, bail out.
1855   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1856   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1857     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1858       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1859       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1860       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1861       
1862       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1863       // loop.
1864       if (NonConstBB == I.getParent())
1865         return 0;
1866     }
1867   
1868   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1869   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1870   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1871   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1872   if (NonConstBB) {
1873     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1874     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1875   }
1876
1877   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1878   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1879   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1880   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1881   NewPN->takeName(PN);
1882
1883   // Next, add all of the operands to the PHI.
1884   if (I.getNumOperands() == 2) {
1885     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1886     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1887       Value *InV = 0;
1888       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1889         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1890           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1891         else
1892           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1893       } else {
1894         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1895         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1896           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1897                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1898                                        NonConstBB->getTerminator());
1899         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1900           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1901                                 CI->getPredicate(),
1902                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1903                                 NonConstBB->getTerminator());
1904         else
1905           assert(0 && "Unknown binop!");
1906         
1907         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1908       }
1909       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1910     }
1911   } else { 
1912     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1913     const Type *RetTy = CI->getType();
1914     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1915       Value *InV;
1916       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1917         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1918       } else {
1919         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1920         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1921                                I.getType(), "phitmp", 
1922                                NonConstBB->getTerminator());
1923         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1924       }
1925       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1926     }
1927   }
1928   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1929 }
1930
1931 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1932   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1933   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1934
1935   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1936     // X + undef -> undef
1937     if (isa<UndefValue>(RHS))
1938       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1939
1940     // X + 0 --> X
1941     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1942       if (RHSC->isNullValue())
1943         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1944     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1945       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1946         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1947     }
1948
1949     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1950       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1951       const APInt& Val = CI->getValue();
1952       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1953       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1954         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1955       
1956       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1957       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1958       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1959         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1960         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1961                                  KnownZero, KnownOne))
1962           return &I;
1963       }
1964     }
1965
1966     if (isa<PHINode>(LHS))
1967       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1968         return NV;
1969     
1970     ConstantInt *XorRHS = 0;
1971     Value *XorLHS = 0;
1972     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1973         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1974       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1975       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1976       
1977       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1978       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1979       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1980       do {
1981         if (TySizeBits > Size) {
1982           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1983           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1984           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1985               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1986             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1987             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1988                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1989               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1990             break;
1991           }
1992         }
1993         Size >>= 1;
1994         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
1995         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
1996       } while (Size >= 1);
1997       
1998       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
1999       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2000       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2001       // up to something that the back ends can handle.
2002       const Type *MiddleType = 0;
2003       switch (Size) {
2004         default: break;
2005         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2006         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2007         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2008       }
2009       if (MiddleType) {
2010         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2011         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2012         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2013       }
2014     }
2015   }
2016
2017   // X + X --> X << 1
2018   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2019     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2020
2021     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2022       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2023         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2024           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2025     }
2026     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2027       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2028         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2029           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2030     }
2031   }
2032
2033   // -A + B  -->  B - A
2034   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2035     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2036
2037   // A + -B  -->  A - B
2038   if (!isa<Constant>(RHS))
2039     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2040       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2041
2042
2043   ConstantInt *C2;
2044   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2045     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2046       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2047
2048     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2049     ConstantInt *C1;
2050     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2051       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2052   }
2053
2054   // X + X*C --> X * (C+1)
2055   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2056     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2057
2058   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2059   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2060     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2061   
2062
2063   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2064   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2065     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2066       return R;
2067
2068   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2069     Value *X = 0;
2070     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2071       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2072
2073     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2074     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2075       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2076       if (Anded == CRHS) {
2077         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2078         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2079         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2080
2081         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2082         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2083
2084         // See if the and mask includes all of these bits.
2085         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2086
2087         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2088           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2089           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2090                                                             LHS->getName()), I);
2091           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2092         }
2093       }
2094     }
2095
2096     // Try to fold constant add into select arguments.
2097     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2098       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2099         return R;
2100   }
2101
2102   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2103   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2104   //     intptrtype
2105   {
2106     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2107     Value *Other = RHS;
2108     if (!CI) {
2109       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2110       Other = LHS;
2111     }
2112     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2113         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2114          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2115         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2116       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2117                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2118       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2119       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2120     }
2121   }
2122
2123   return Changed ? &I : 0;
2124 }
2125
2126 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2127 // highest order bit set.
2128 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2129   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2130   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2131 }
2132
2133 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2134   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2135
2136   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2137     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2138
2139   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2140   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2141     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2142
2143   if (isa<UndefValue>(Op0))
2144     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2145   if (isa<UndefValue>(Op1))
2146     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2147
2148   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2149     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2150     if (C->isAllOnesValue())
2151       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2152
2153     // C - ~X == X + (1+C)
2154     Value *X = 0;
2155     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2156       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2157
2158     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2159     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2160     if (C->isZero()) {
2161       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2162         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2163           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2164             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2165             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2166                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2167               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2168               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2169                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2170             }
2171           }
2172         }
2173         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2174           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2175             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2176             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2177                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2178               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2179               return BinaryOperator::createLShr(
2180                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2181             }
2182           }
2183         } 
2184     }
2185
2186     // Try to fold constant sub into select arguments.
2187     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2188       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2189         return R;
2190
2191     if (isa<PHINode>(Op0))
2192       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2193         return NV;
2194   }
2195
2196   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2197     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2198         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2199       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2200         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2201       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2202         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2203       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2204         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2205           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2206           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2207                                            Op1I->getOperand(0));
2208       }
2209     }
2210
2211     if (Op1I->hasOneUse()) {
2212       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2213       // is not used by anyone else...
2214       //
2215       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2216           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2217         // Swap the two operands of the subexpr...
2218         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2219         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2220         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2221
2222         // Create the new top level add instruction...
2223         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2224       }
2225
2226       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2227       //
2228       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2229           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2230         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2231
2232         Value *NewNot =
2233           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2234         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2235       }
2236
2237       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2238       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2239         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2240           if (CSI->isZero())
2241             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2242               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2243                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2244
2245       // X - X*C --> X * (1-C)
2246       ConstantInt *C2 = 0;
2247       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2248         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2249         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2250       }
2251     }
2252   }
2253
2254   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2255     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2256       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2257         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2258           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2259         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2260           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2261       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2262         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2263           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2264       }
2265
2266   ConstantInt *C1;
2267   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2268     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2269       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2270
2271     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2272     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2273       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2274   }
2275   return 0;
2276 }
2277
2278 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2279 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2280 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2281 /// signed.
2282 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2283                            bool &TrueIfSigned) {
2284   switch (pred) {
2285   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2286     TrueIfSigned = true;
2287     return RHS->isZero();
2288   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2289     TrueIfSigned = true;
2290     return RHS->isAllOnesValue();
2291   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2292     TrueIfSigned = false;
2293     return RHS->isAllOnesValue();
2294   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2295     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2296     TrueIfSigned = true;
2297     return RHS->getValue() ==
2298       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2299   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2300     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2301     TrueIfSigned = true;
2302     return RHS->getValue() == 
2303       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2304   default:
2305     return false;
2306   }
2307 }
2308
2309 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2310   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2311   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2312
2313   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2314     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2315
2316   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2317   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2318     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2319
2320       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2321       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2322         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2323           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2324             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2325                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2326
2327       if (CI->isZero())
2328         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2329       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2330         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2331       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2332         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2333
2334       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2335       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2336         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2337                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2338       }
2339     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2340       if (Op1F->isNullValue())
2341         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2342
2343       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2344       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2345       if (Op1F->getValue() == 1.0)
2346         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2347     }
2348     
2349     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2350       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2351           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2352         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2353         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2354                                                      Op1, "tmp");
2355         InsertNewInstBefore(Add, I);
2356         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2357                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2358         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2359         
2360       }
2361
2362     // Try to fold constant mul into select arguments.
2363     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2364       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2365         return R;
2366
2367     if (isa<PHINode>(Op0))
2368       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2369         return NV;
2370   }
2371
2372   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2373     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2374       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2375
2376   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2377   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2378   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2379   // formed.
2380   CastInst *BoolCast = 0;
2381   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2382     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2383       BoolCast = CI;
2384   if (!BoolCast)
2385     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2386       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2387         BoolCast = CI;
2388   if (BoolCast) {
2389     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2390       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2391       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2392       bool TIS = false;
2393       
2394       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2395       // multiply into a shift/and combination.
2396       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2397           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2398           TIS) {
2399         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2400         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2401                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2402         Value *V =
2403           InsertNewInstBefore(
2404             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2405                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2406                                             ".mask"), I);
2407
2408         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2409         // or truncate to the multiply type.
2410         if (I.getType() != V->getType()) {
2411           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2412           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2413           Instruction::CastOps opcode = 
2414             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2415              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2416           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2417         }
2418
2419         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2420         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2421       }
2422     }
2423   }
2424
2425   return Changed ? &I : 0;
2426 }
2427
2428 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2429 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2430 /// used by the visitors to those instructions.
2431 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2432 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2433   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2434
2435   // undef / X -> 0
2436   if (isa<UndefValue>(Op0))
2437     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2438
2439   // X / undef -> undef
2440   if (isa<UndefValue>(Op1))
2441     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2442
2443   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2444   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2445     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2446     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2447     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2448     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2449     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2450     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2451       if (ST->isNullValue()) {
2452         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2453         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2454           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2455         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2456           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2457         else
2458           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2459         return &I;
2460       }
2461
2462     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2463     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2464       if (ST->isNullValue()) {
2465         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2466         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2467           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2468         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2469           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2470         else
2471           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2472         return &I;
2473       }
2474   }
2475
2476   return 0;
2477 }
2478
2479 /// This function implements the transforms common to both integer division
2480 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2481 /// division instructions.
2482 /// @brief Common integer divide transforms
2483 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2484   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2485
2486   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2487     return Common;
2488
2489   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2490     // div X, 1 == X
2491     if (RHS->equalsInt(1))
2492       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2493
2494     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2495     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2496       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2497         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2498           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2499                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2500         }
2501
2502     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2503       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2504         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2505           return R;
2506       if (isa<PHINode>(Op0))
2507         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2508           return NV;
2509     }
2510   }
2511
2512   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2513   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2514     if (LHS->equalsInt(0))
2515       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2516
2517   return 0;
2518 }
2519
2520 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2521   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2522
2523   // Handle the integer div common cases
2524   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2525     return Common;
2526
2527   // X udiv C^2 -> X >> C
2528   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2529   // if so, convert to a right shift.
2530   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2531     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2532       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2533                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2534   }
2535
2536   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2537   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2538     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2539         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2540       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2541       if (C1.isPowerOf2()) {
2542         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2543         const Type *NTy = N->getType();
2544         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2545           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2546           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2547         }
2548         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2549       }
2550     }
2551   }
2552   
2553   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2554   // where C1&C2 are powers of two.
2555   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2556     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2557       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2558         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2559         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2560           // Compute the shift amounts
2561           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2562           // Construct the "on true" case of the select
2563           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2564           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2565                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2566           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2567   
2568           // Construct the "on false" case of the select
2569           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2570           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2571                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2572           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2573
2574           // construct the select instruction and return it.
2575           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2576         }
2577       }
2578   return 0;
2579 }
2580
2581 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2582   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2583
2584   // Handle the integer div common cases
2585   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2586     return Common;
2587
2588   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2589     // sdiv X, -1 == -X
2590     if (RHS->isAllOnesValue())
2591       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2592
2593     // -X/C -> X/-C
2594     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2595       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2596   }
2597
2598   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2599   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2600   if (I.getType()->isInteger()) {
2601     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2602     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2603       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2604     }
2605   }      
2606   
2607   return 0;
2608 }
2609
2610 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2611   return commonDivTransforms(I);
2612 }
2613
2614 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2615 /// of some factor, return that factor.
2616 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2617   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2618     return CI;
2619   
2620   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2621   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2622   
2623   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2624   if (!I) return Result;
2625   
2626   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2627     // Handle multiplies by a constant, etc.
2628     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2629                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2630   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2631     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2632     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2633       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2634       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2635     }
2636   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2637     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2638       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2639       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2640       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2641         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2642                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2643     }
2644   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2645     // Only handle int->int casts.
2646     if (!CI->isIntegerCast())
2647       return Result;
2648     Value *Op = CI->getOperand(0);
2649     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2650   }    
2651   return Result;
2652 }
2653
2654 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2655 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2656 /// is used by the visitors to those instructions.
2657 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2658 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2659   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2660
2661   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2662   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2663     if (LHS->isNullValue())
2664       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2665
2666   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2667     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2668   if (isa<UndefValue>(Op1))
2669     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2670
2671   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2672   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2673     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2674     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2675     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2676     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2677     // simplified also.
2678     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2679       if (ST->isNullValue()) {
2680         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2681         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2682           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2683         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2684           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2685         else
2686           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2687         return &I;
2688       }
2689     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2690     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2691       if (ST->isNullValue()) {
2692         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2693         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2694           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2695         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2696           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2697         else
2698           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2699         return &I;
2700       }
2701   }
2702
2703   return 0;
2704 }
2705
2706 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2707 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2708 /// remainder instructions.
2709 /// @brief Common integer remainder transforms
2710 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2711   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2712
2713   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2714     return common;
2715
2716   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2717     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2718     if (RHS->equalsInt(0))
2719       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2720     
2721     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2722       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2723
2724     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2725       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2726         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2727           return R;
2728       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2729         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2730           return NV;
2731       }
2732       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2733       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2734         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2735     }
2736   }
2737
2738   return 0;
2739 }
2740
2741 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2742   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2743
2744   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2745     return common;
2746   
2747   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2748     // X urem C^2 -> X and C
2749     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2750     // if so, convert to a bitwise and.
2751     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2752       if (C->getValue().isPowerOf2())
2753         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2754   }
2755
2756   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2757     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2758     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2759         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2760       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2761         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2762         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2763                                                                    "tmp"), I);
2764         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2765       }
2766     }
2767   }
2768
2769   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2770   // where C1&C2 are powers of two.
2771   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2772     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2773       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2774         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2775         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2776             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2777           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2778             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2779           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2780             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2781           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2782         }
2783       }
2784   }
2785   
2786   return 0;
2787 }
2788
2789 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2790   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2791
2792   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2793     return common;
2794   
2795   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2796     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2797         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2798       // X % -Y -> X % Y
2799       AddUsesToWorkList(I);
2800       I.setOperand(1, RHSNeg);
2801       return &I;
2802     }
2803  
2804   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2805   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2806   APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2807   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2808     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2809     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2810   }
2811
2812   return 0;
2813 }
2814
2815 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2816   return commonRemTransforms(I);
2817 }
2818
2819 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2820 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2821   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2822   if (!isSigned)
2823     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2824   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2825 }
2826
2827 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2828 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2829   if (!isSigned)
2830     return C->getValue() == 1; // unsigned
2831     
2832   // Calculate 1111111111000000000000
2833   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2834   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2835 }
2836
2837 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2838 // constant.
2839 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2840   return CI->getValue().isPowerOf2();
2841 }
2842
2843 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2844 // This is the same as lowones(~X).
2845 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2846   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2847 }
2848
2849 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2850 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2851 ///
2852 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2853 ///
2854 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2855 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2856 ///
2857 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2858 ///   0  A > B
2859 ///   1  A == B
2860 ///   2  A < B
2861 ///
2862 /// <=>  Value  Definition
2863 /// 000     0   Always false
2864 /// 001     1   A >  B
2865 /// 010     2   A == B
2866 /// 011     3   A >= B
2867 /// 100     4   A <  B
2868 /// 101     5   A != B
2869 /// 110     6   A <= B
2870 /// 111     7   Always true
2871 ///  
2872 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2873   switch (ICI->getPredicate()) {
2874     // False -> 0
2875   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2876   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2877   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2878   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2879   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2880   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2881   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2882   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2883   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2884   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2885     // True -> 7
2886   default:
2887     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2888     return 0;
2889   }
2890 }
2891
2892 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2893 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2894 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2895 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2896 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2897   switch (code) {
2898   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2899   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2900   case  1: 
2901     if (sign)
2902       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2903     else
2904       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2905   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2906   case  3: 
2907     if (sign)
2908       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2909     else
2910       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2911   case  4: 
2912     if (sign)
2913       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2914     else
2915       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2916   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2917   case  6: 
2918     if (sign)
2919       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2920     else
2921       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2922   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2923   }
2924 }
2925
2926 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2927   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2928     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2929      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2930     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2931      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2932 }
2933
2934 namespace { 
2935 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2936 struct FoldICmpLogical {
2937   InstCombiner &IC;
2938   Value *LHS, *RHS;
2939   ICmpInst::Predicate pred;
2940   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2941     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2942       pred(ICI->getPredicate()) {}
2943   bool shouldApply(Value *V) const {
2944     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2945       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2946         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2947                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2948     return false;
2949   }
2950   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2951     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2952     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2953       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2954       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2955     }
2956
2957     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2958     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2959     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2960     unsigned Code;
2961     switch (Log.getOpcode()) {
2962     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2963     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2964     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2965     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2966     }
2967
2968     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2969                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2970       
2971     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2972     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2973       return I;
2974     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2975     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2976   }
2977 };
2978 } // end anonymous namespace
2979
2980 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2981 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2982 // guaranteed to be a binary operator.
2983 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2984                                     ConstantInt *OpRHS,
2985                                     ConstantInt *AndRHS,
2986                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2987   Value *X = Op->getOperand(0);
2988   Constant *Together = 0;
2989   if (!Op->isShift())
2990     Together = And(AndRHS, OpRHS);
2991
2992   switch (Op->getOpcode()) {
2993   case Instruction::Xor:
2994     if (Op->hasOneUse()) {
2995       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2996       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
2997       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
2998       And->takeName(Op);
2999       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3000     }
3001     break;
3002   case Instruction::Or:
3003     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3004       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3005
3006     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3007       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3008       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3009       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3010       Or->takeName(Op);
3011       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3012     }
3013     break;
3014   case Instruction::Add:
3015     if (Op->hasOneUse()) {
3016       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3017       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3018       // single bit constant.
3019       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3020
3021       // If there is only one bit set...
3022       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3023         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3024         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3025         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3026         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3027
3028         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3029         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3030           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3031           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3032           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3033           // no effect.
3034           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3035             TheAnd.setOperand(0, X);
3036             return &TheAnd;
3037           } else {
3038             // Pull the XOR out of the AND.
3039             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3040             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3041             NewAnd->takeName(Op);
3042             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3043           }
3044         }
3045       }
3046     }
3047     break;
3048
3049   case Instruction::Shl: {
3050     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3051     // the anded constant includes them, clear them now!
3052     //
3053     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3054     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3055     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3056     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3057
3058     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3059     // Masking out bits that the shift already masks
3060       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3061     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3062       TheAnd.setOperand(1, CI);
3063       return &TheAnd;
3064     }
3065     break;
3066   }
3067   case Instruction::LShr:
3068   {
3069     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3070     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3071     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3072     //
3073     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3074     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3075     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3076     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3077
3078     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3079     // Masking out bits that the shift already masks.
3080       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3081     } else if (CI != AndRHS) {
3082       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3083       return &TheAnd;
3084     }
3085     break;
3086   }
3087   case Instruction::AShr:
3088     // Signed shr.
3089     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3090     // with an and.
3091     if (Op->hasOneUse()) {
3092       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3093       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3094       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3095       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3096       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3097         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3098         // Make the argument unsigned.
3099         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3100         ShVal = InsertNewInstBefore(
3101             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3102                                    Op->getName()), TheAnd);
3103         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3104       }
3105     }
3106     break;
3107   }
3108   return 0;
3109 }
3110
3111
3112 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3113 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3114 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3115 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3116 /// insert new instructions.
3117 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3118                                            bool isSigned, bool Inside, 
3119                                            Instruction &IB) {
3120   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3121             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3122          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3123     
3124   if (Inside) {
3125     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3126       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3127
3128     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3129     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3130       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3131         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3132       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3133     }
3134
3135     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3136     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3137     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3138     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3139     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3140     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3141   }
3142
3143   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3144     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3145
3146   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3147   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3148   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3149     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3150         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3151     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3152   }
3153
3154   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3155   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3156   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3157   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3158   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3159   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3160   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3161 }
3162
3163 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3164 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3165 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3166 // not, since all 1s are not contiguous.
3167 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3168   const APInt& V = Val->getValue();
3169   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3170   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3171
3172   // look for the first zero bit after the run of ones
3173   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3174   // look for the first non-zero bit
3175   ME = V.getActiveBits(); 
3176   return true;
3177 }
3178
3179 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3180 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3181 /// the following xforms:
3182 /// 
3183 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3184 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3185 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3186 ///
3187 /// return (A +/- B).
3188 ///
3189 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3190                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3191                                         Instruction &I) {
3192   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3193   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3194       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3195
3196   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3197
3198   switch (LHSI->getOpcode()) {
3199   default: return 0;
3200   case Instruction::And:
3201     if (And(N, Mask) == Mask) {
3202       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3203       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3204            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3205           Mask->getValue().getBitWidth())
3206         break;
3207
3208       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3209       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3210       // is all N is, ignore it.
3211       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3212       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3213         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3214         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3215         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3216           break;
3217       }
3218     }
3219     return 0;
3220   case Instruction::Or:
3221   case Instruction::Xor:
3222     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3223     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3224          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3225         && And(N, Mask)->isZero())
3226       break;
3227     return 0;
3228   }
3229   
3230   Instruction *New;
3231   if (isSub)
3232     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3233   else
3234     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3235   return InsertNewInstBefore(New, I);
3236 }
3237
3238 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3239   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3240   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3241
3242   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3243     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3244
3245   // and X, X = X
3246   if (Op0 == Op1)
3247     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3248
3249   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3250   // purpose is to compute bits we don't care about.
3251   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3252     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3253     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3254     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3255                              KnownZero, KnownOne))
3256       return &I;
3257   } else {
3258     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3259       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3260         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3261     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3262       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3263     }
3264   }
3265   
3266   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3267     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3268     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3269
3270     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3271     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3272       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3273       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3274       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3275       switch (Op0I->getOpcode()) {
3276       case Instruction::Xor:
3277       case Instruction::Or:
3278         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3279         if (Op0I->hasOneUse()) {
3280           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3281             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3282             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3283                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3284             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3285             return BinaryOperator::create(
3286                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3287           }
3288           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3289               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3290             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3291             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3292                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3293             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3294             return BinaryOperator::create(
3295                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3296           }
3297         }
3298
3299         break;
3300       case Instruction::Add:
3301         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3302         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3303         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3304         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3305           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3306         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3307           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3308         break;
3309
3310       case Instruction::Sub:
3311         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3312         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3313         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3314         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3315           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3316         break;
3317       }
3318
3319       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3320         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3321           return Res;
3322     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3323       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3324       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3325       // frequently occurs for bitfield accesses.
3326       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3327         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3328             CastOp->getNumOperands() == 2)
3329           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3330             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3331               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3332               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3333               // This will fold the two constants together, which may allow 
3334               // other simplifications.
3335               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3336                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3337                 CastOp->getName()+".shrunk");
3338               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3339               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3340               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3341               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3342               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3343             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3344               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3345               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3346               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3347               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3348                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3349             }
3350       }
3351     }
3352
3353     // Try to fold constant and into select arguments.
3354     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3355       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3356         return R;
3357     if (isa<PHINode>(Op0))
3358       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3359         return NV;
3360   }
3361
3362   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3363   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3364
3365   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3366     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3367
3368   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3369   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3370     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3371                                                I.getName()+".demorgan");
3372     InsertNewInstBefore(Or, I);
3373     return BinaryOperator::createNot(Or);
3374   }
3375   
3376   {
3377     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3378     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3379       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3380         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3381     
3382       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3383       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3384         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3385           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3386       }
3387     }
3388     
3389     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3390       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3391         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3392
3393       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3394       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3395         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3396           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3397       }
3398     }
3399     
3400     if (Op0->hasOneUse() &&
3401         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3402       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3403         I.swapOperands();     // Simplify below
3404         std::swap(Op0, Op1);
3405       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3406         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3407         I.swapOperands();     // Simplify below
3408         std::swap(Op0, Op1);
3409       }
3410     }
3411     if (Op1->hasOneUse() &&
3412         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3413       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3414         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3415         std::swap(A, B);
3416       }
3417       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3418         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3419         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3420         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3421       }
3422     }
3423   }
3424   
3425   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3426     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3427     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3428       return R;
3429
3430     Value *LHSVal, *RHSVal;
3431     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3432     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3433     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3434       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3435         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3436             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3437             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3438             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3439             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3440             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3441           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3442           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3443             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3444           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3445           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3446           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3447             std::swap(LHS, RHS);
3448             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3449             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3450           }
3451
3452           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3453           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3454           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3455           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3456           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3457           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3458           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3459
3460           switch (LHSCC) {
3461           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3462           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3463             switch (RHSCC) {
3464             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3465             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3466             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3467             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3468               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3469             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3470             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3471             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3472               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3473             }
3474           case ICmpInst::ICMP_NE:
3475             switch (RHSCC) {
3476             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3477             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3478               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3479                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3480               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3481             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3482               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3483                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3484               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3485             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3486             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3487             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3488               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3489             case ICmpInst::ICMP_NE:
3490               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3491                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3492                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3493                                                       LHSVal->getName()+".off");
3494                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3495                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3496                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3497               }
3498               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3499             }
3500             break;
3501           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3502             switch (RHSCC) {
3503             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3504             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3505             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3506               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3507             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3508               break;
3509             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3510             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3511               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3512             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3513               break;
3514             }
3515             break;
3516           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3517             switch (RHSCC) {
3518             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3519             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3520             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3521               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3522             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3523               break;
3524             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3525             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3526               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3527             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3528               break;
3529             }
3530             break;
3531           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3532             switch (RHSCC) {
3533             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3534             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3535               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3536             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3537               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3538             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3539               break;
3540             case ICmpInst::ICMP_NE:
3541               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3542                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3543               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3544             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3545               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3546                                      true, I);
3547             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3548               break;
3549             }
3550             break;
3551           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3552             switch (RHSCC) {
3553             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3554             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3555               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3556             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3557               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3558             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3559               break;
3560             case ICmpInst::ICMP_NE:
3561               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3562                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3563               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3564             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3565               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3566                                      true, I);
3567             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3568               break;
3569             }
3570             break;
3571           }
3572         }
3573   }
3574
3575   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3576   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3577     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3578       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3579         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3580         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3581             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3582             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3583                               I.getType(), TD) &&
3584             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3585                               I.getType(), TD)) {
3586           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3587                                                          Op1C->getOperand(0),
3588                                                          I.getName());
3589           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3590           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3591         }
3592       }
3593     
3594   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3595   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3596     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3597       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3598           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3599           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3600         Instruction *NewOp =
3601           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3602                                                         SI1->getOperand(0),
3603                                                         SI0->getName()), I);
3604         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3605                                       SI1->getOperand(1));
3606       }
3607   }
3608
3609   return Changed ? &I : 0;
3610 }
3611
3612 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3613 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3614 /// yet, fill it in and return false.
3615 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3616   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3617   if (I == 0) return true;
3618
3619   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3620   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3621     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3622            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3623   
3624   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3625   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3626   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3627   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3628     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3629     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3630         8*(ByteValues.size()-1))
3631       return true;
3632     
3633     unsigned DestNo;
3634     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3635       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3636       DestNo = ByteValues.size()-1;
3637     } else {
3638       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3639       DestNo = 0;
3640     }
3641     
3642     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3643     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3644     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3645       return true;
3646     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3647     return false;
3648   }
3649   
3650   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3651   // don't have this.
3652   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3653   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3654   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3655       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3656     return true;
3657   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3658
3659   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3660   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3661       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3662     return true;
3663   
3664   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3665   unsigned DestByte;
3666   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3667     return true;
3668   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3669   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3670     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3671       break;
3672   // Unknown mask for bswap.
3673   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3674   
3675   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3676   unsigned SrcByte;
3677   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3678     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3679   else
3680     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3681   
3682   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3683   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3684     return true;
3685   
3686   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3687   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3688   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3689     return true;
3690   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3691   return false;
3692 }
3693
3694 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3695 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3696 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3697   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3698   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3699     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3700   
3701   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3702   /// defines each byte.
3703   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3704   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3705     
3706   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3707   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3708       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3709     return 0;
3710   
3711   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3712   Value *V = ByteValues[0];
3713   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3714   
3715   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3716   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3717     if (ByteValues[i] != V)
3718       return 0;
3719   const Type *Tys[] = { ITy };
3720   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3721   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3722   return new CallInst(F, V);
3723 }
3724
3725
3726 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3727   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3728   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3729
3730   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3731     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3732
3733   // or X, X = X
3734   if (Op0 == Op1)
3735     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3736
3737   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3738   // purpose is to compute bits we don't care about.
3739   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3740     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3741     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3742     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3743                              KnownZero, KnownOne))
3744       return &I;
3745   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3746     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3747   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3748     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3749       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3750   }
3751     
3752
3753   
3754   // or X, -1 == -1
3755   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3756     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3757     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3758     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3759       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3760       InsertNewInstBefore(Or, I);
3761       Or->takeName(Op0);
3762       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3763                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3764     }
3765
3766     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3767     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3768       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3769       InsertNewInstBefore(Or, I);
3770       Or->takeName(Op0);
3771       return BinaryOperator::createXor(Or,
3772                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3773     }
3774
3775     // Try to fold constant and into select arguments.
3776     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3777       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3778         return R;
3779     if (isa<PHINode>(Op0))
3780       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3781         return NV;
3782   }
3783
3784   Value *A = 0, *B = 0;
3785   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3786
3787   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3788     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3789       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3790   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3791     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3792       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3793
3794   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3795   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3796   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3797       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3798       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3799        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3800     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3801       return BSwap;
3802   }
3803   
3804   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3805   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3806       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3807     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3808     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3809     NOr->takeName(Op0);
3810     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3811   }
3812
3813   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3814   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3815       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3816     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3817     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3818     NOr->takeName(Op0);
3819     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3820   }
3821
3822   // (A & C)|(B & D)
3823   Value *C = 0, *D = 0;
3824   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3825       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3826     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3827     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3828     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3829     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3830       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3831       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3832       // replace with V+N.
3833       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3834         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3835             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3836           // Add commutes, try both ways.
3837           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3838             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3839           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3840             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3841         }
3842         // Or commutes, try both ways.
3843         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3844             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3845           // Add commutes, try both ways.
3846           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3847             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3848           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3849             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3850         }
3851       }
3852       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3853     }
3854     
3855     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3856     // terms for V1 & (V2|V3).
3857     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3858       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3859         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3860       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3861         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3862       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3863         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3864       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3865         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3866       
3867       if (V1) {
3868         Value *Or =
3869           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3870         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3871       }
3872     }
3873   }
3874   
3875   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3876   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3877     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3878       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3879           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3880           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3881         Instruction *NewOp =
3882         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3883                                                      SI1->getOperand(0),
3884                                                      SI0->getName()), I);
3885         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3886                                       SI1->getOperand(1));
3887       }
3888   }
3889
3890   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3891     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3892       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3893   } else {
3894     A = 0;
3895   }
3896   // Note, A is still live here!
3897   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3898     if (Op0 == B)
3899       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3900
3901     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3902     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3903       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3904                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3905       return BinaryOperator::createNot(And);
3906     }
3907   }
3908
3909   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3910   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3911     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3912       return R;
3913
3914     Value *LHSVal, *RHSVal;
3915     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3916     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3917     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3918       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3919         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3920             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3921             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3922             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3923             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3924             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3925             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3926             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3927           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3928           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3929           bool NeedsSwap;
3930           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
3931             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3932           else
3933             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3934             
3935           if (NeedsSwap) {
3936             std::swap(LHS, RHS);
3937             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3938             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3939           }
3940
3941           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3942           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3943           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3944           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3945           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3946           // equal.
3947           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3948
3949           switch (LHSCC) {
3950           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3951           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3952             switch (RHSCC) {
3953             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3954             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3955               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3956                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3957                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3958                                                       LHSVal->getName()+".off");
3959                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3960                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3961                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3962               }
3963               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3964             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3965             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3966               break;
3967             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3968             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3969             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3970               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3971             }
3972             break;
3973           case ICmpInst::ICMP_NE:
3974             switch (RHSCC) {
3975             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3976             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3977             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3978             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3979               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3980             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3981             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3982             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3983               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3984             }
3985             break;
3986           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3987             switch (RHSCC) {
3988             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3989             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
3990               break;
3991             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
3992               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
3993                                      false, I);
3994             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
3995               break;
3996             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
3997             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
3998               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3999             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4000               break;
4001             }
4002             break;
4003           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4004             switch (RHSCC) {
4005             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4006             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4007               break;
4008             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4009               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4010                                      false, I);
4011             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4012               break;
4013             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4014             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4015               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4016             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4017               break;
4018             }
4019             break;
4020           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4021             switch (RHSCC) {
4022             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4023             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4024             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4025               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4026             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4027               break;
4028             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4029             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4030               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4031             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4032               break;
4033             }
4034             break;
4035           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4036             switch (RHSCC) {
4037             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4038             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4039             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4040               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4041             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4042               break;
4043             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4044             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4045               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4046             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4047               break;
4048             }
4049             break;
4050           }
4051         }
4052   }
4053     
4054   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4055   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4056     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4057       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4058         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4059         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4060             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4061             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4062                               I.getType(), TD) &&
4063             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4064                               I.getType(), TD)) {
4065           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4066                                                         Op1C->getOperand(0),
4067                                                         I.getName());
4068           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4069           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4070         }
4071       }
4072       
4073
4074   return Changed ? &I : 0;
4075 }
4076
4077 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4078 struct XorSelf {
4079   Value *RHS;
4080   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4081   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4082   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4083     return &Xor;
4084   }
4085 };
4086
4087
4088 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4089   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4090   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4091
4092   if (isa<UndefValue>(Op1))
4093     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4094
4095   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4096   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4097     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4098     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4099   }
4100   
4101   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4102   // purpose is to compute bits we don't care about.
4103   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4104     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4105     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4106     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4107                              KnownZero, KnownOne))
4108       return &I;
4109   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4110     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4111   }
4112
4113   // Is this a ~ operation?
4114   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4115     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4116     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4117     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4118       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4119           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4120         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4121         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4122           Instruction *NotY =
4123             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4124                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4125           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4126           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4127             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4128           else
4129             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4130         }
4131       }
4132     }
4133   }
4134   
4135   
4136   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4137     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4138     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4139       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4140         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4141                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4142
4143       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4144         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4145                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4146     }
4147
4148     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4149       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4150       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4151         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4152           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4153           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4154                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4155           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4156         }
4157           
4158       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4159         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4160           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4161           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4162             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4163             return BinaryOperator::createSub(
4164                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4165                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4166                                           Op0I->getOperand(0));
4167           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4168             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4169             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4170             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4171
4172           }
4173         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4174           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4175           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4176             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4177             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4178             // NewRHS.
4179             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4180             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4181                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4182             AddToWorkList(Op0I);
4183             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4184             I.setOperand(1, NewRHS);
4185             return &I;
4186           }
4187         }
4188     }
4189
4190     // Try to fold constant and into select arguments.
4191     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4192       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4193         return R;
4194     if (isa<PHINode>(Op0))
4195       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4196         return NV;
4197   }
4198
4199   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4200     if (X == Op1)
4201       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4202
4203   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4204     if (X == Op0)
4205       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4206
4207   
4208   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4209   if (Op1I) {
4210     Value *A, *B;
4211     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4212       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4213         Op1I->swapOperands();
4214         I.swapOperands();
4215         std::swap(Op0, Op1);
4216       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4217         I.swapOperands();     // Simplified below.
4218         std::swap(Op0, Op1);
4219       }
4220     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4221       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4222         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4223       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4224         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4225     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4226       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4227         Op1I->swapOperands();
4228         std::swap(A, B);
4229       }
4230       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4231         I.swapOperands();     // Simplified below.
4232         std::swap(Op0, Op1);
4233       }
4234     }
4235   }
4236   
4237   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4238   if (Op0I) {
4239     Value *A, *B;
4240     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4241       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4242         std::swap(A, B);
4243       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4244         Instruction *NotB =
4245           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4246         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4247       }
4248     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4249       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4250         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4251       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4252         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4253     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4254       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4255         std::swap(A, B);
4256       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4257           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4258         Instruction *N =
4259           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4260         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4261       }
4262     }
4263   }
4264   
4265   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4266   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4267       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4268       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4269       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4270     Instruction *NewOp =
4271       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4272                                                     Op1I->getOperand(0),
4273                                                     Op0I->getName()), I);
4274     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4275                                   Op1I->getOperand(1));
4276   }
4277     
4278   if (Op0I && Op1I) {
4279     Value *A, *B, *C, *D;
4280     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4281     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4282         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4283       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4284         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4285     }
4286     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4287     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4288         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4289       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4290         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4291     }
4292     
4293     // (A & B)^(C & D)
4294     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4295         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4296         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4297       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4298       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4299       if (A == C)
4300         X = A, Y = B, Z = D;
4301       else if (A == D)
4302         X = A, Y = B, Z = C;
4303       else if (B == C)
4304         X = B, Y = A, Z = D;
4305       else if (B == D)
4306         X = B, Y = A, Z = C;
4307       
4308       if (X) {
4309         Instruction *NewOp =
4310         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4311         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4312       }
4313     }
4314   }
4315     
4316   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4317   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4318     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4319       return R;
4320
4321   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4322   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4323     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4324       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4325         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4326         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4327             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4328             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4329                               I.getType(), TD) &&
4330             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4331                               I.getType(), TD)) {
4332           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4333                                                          Op1C->getOperand(0),
4334                                                          I.getName());
4335           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4336           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4337         }
4338       }
4339
4340   return Changed ? &I : 0;
4341 }
4342
4343 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4344 /// overflowed for this type.
4345 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4346                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4347   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4348
4349   if (IsSigned)
4350     if (In2->getValue().isNegative())
4351       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4352     else
4353       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4354   else
4355     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4356 }
4357
4358 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4359 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4360 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4361 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4362   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4363   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4364   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4365   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4366
4367   // Build a mask for high order bits.
4368   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4369   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4370
4371   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4372     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4373     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4374     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4375       if (OpC->isZero()) continue;
4376       
4377       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4378       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4379         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4380         
4381         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4382           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4383         else
4384           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4385                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4386                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4387                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4388         continue;
4389       }
4390       
4391       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4392       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4393       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4394       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4395         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4396       else {
4397         // Emit an add instruction.
4398         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4399            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4400                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4401       }
4402       continue;
4403     }
4404     // Convert to correct type.
4405     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4406       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4407         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4408       else
4409         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4410                                                  Op->getName()+".c"), I);
4411     }
4412     if (Size != 1) {
4413       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4414       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4415         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4416       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4417         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4418                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4419     }
4420
4421     // Emit an add instruction.
4422     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4423       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4424                                     cast<Constant>(Result));
4425     else
4426       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4427                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4428   }
4429   return Result;
4430 }
4431
4432 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4433 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4434 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4435                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4436                                        Instruction &I) {
4437   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4438
4439   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4440     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4441       RHS = CI->getOperand(0);
4442
4443   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4444   if (PtrBase == RHS) {
4445     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4446     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4447     // each index is zero or not.
4448     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4449       Instruction *InVal = 0;
4450       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4451       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4452         bool EmitIt = true;
4453         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4454           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4455             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4456           if (C->isNullValue())
4457             EmitIt = false;
4458           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4459             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4460           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4461             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4462                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4463                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4464         }
4465
4466         if (EmitIt) {
4467           Instruction *Comp =
4468             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4469                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4470           if (InVal == 0)
4471             InVal = Comp;
4472           else {
4473             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4474             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4475             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4476               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4477             else                              // True if all are equal
4478               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4479           }
4480         }
4481       }
4482
4483       if (InVal)
4484         return InVal;
4485       else
4486         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4487         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4488                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4489     }
4490
4491     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4492     // the result to fold to a constant!
4493     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4494       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4495       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4496       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4497                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4498     }
4499   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4500     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4501     // compare the base pointer.
4502     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4503       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4504       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4505                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4506       if (IndicesTheSame)
4507         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4508           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4509             IndicesTheSame = false;
4510             break;
4511           }
4512
4513       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4514       if (IndicesTheSame)
4515         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4516                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4517
4518       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4519       // different, bail out.
4520       return 0;
4521     }
4522
4523     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4524     bool AllZeros = true;
4525     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4526       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4527           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4528         AllZeros = false;
4529         break;
4530       }
4531     if (AllZeros)
4532       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4533                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4534
4535     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4536     AllZeros = true;
4537     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4538       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4539           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4540         AllZeros = false;
4541         break;
4542       }
4543     if (AllZeros)
4544       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4545
4546     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4547       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4548       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4549       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4550       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4551         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4552           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4553                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4554             // Irreconcilable differences.
4555             NumDifferences = 2;
4556             break;
4557           } else {
4558             if (NumDifferences++) break;
4559             DiffOperand = i;
4560           }
4561         }
4562
4563       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4564         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4565                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4566                                                     Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4567       else if (NumDifferences == 1) {
4568         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4569         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4570         // Make sure we do a signed comparison here.
4571         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4572       }
4573     }
4574
4575     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4576     // the result to fold to a constant!
4577     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4578         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4579       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4580       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4581       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4582       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4583     }
4584   }
4585   return 0;
4586 }
4587
4588 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4589   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4590   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4591
4592   // Fold trivial predicates.
4593   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4594     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4595   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4596     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4597   
4598   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4599   if (Op0 == Op1) {
4600     switch (I.getPredicate()) {
4601     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4602     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4603     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4604     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4605       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4606     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4607     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4608     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4609       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4610       
4611     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4612     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4613     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4614     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4615       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4616       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4617       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4618       return &I;
4619       
4620     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4621     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4622     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4623     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4624       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4625       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4626       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4627       return &I;
4628     }
4629   }
4630     
4631   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4632     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4633
4634   // Handle fcmp with constant RHS
4635   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4636     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4637       switch (LHSI->getOpcode()) {
4638       case Instruction::PHI:
4639         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4640           return NV;
4641         break;
4642       case Instruction::Select:
4643         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4644         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4645         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4646         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4647         if (LHSI->hasOneUse()) {
4648           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4649             // Fold the known value into the constant operand.
4650             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4651             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4652             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4653                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4654                                                       I.getName()), I);
4655           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4656             // Fold the known value into the constant operand.
4657             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4658             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4659             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4660                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4661                                                       I.getName()), I);
4662           }
4663         }
4664
4665         if (Op1)
4666           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4667         break;
4668       }
4669   }
4670
4671   return Changed ? &I : 0;
4672 }
4673
4674 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4675   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4676   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4677   const Type *Ty = Op0->getType();
4678
4679   // icmp X, X
4680   if (Op0 == Op1)
4681     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4682                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4683
4684   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4685     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4686
4687   // icmp of GlobalValues can never equal each other as long as they aren't
4688   // external weak linkage type.
4689   if (GlobalValue *GV0 = dyn_cast<GlobalValue>(Op0))
4690     if (GlobalValue *GV1 = dyn_cast<GlobalValue>(Op1))
4691       if (!GV0->hasExternalWeakLinkage() || !GV1->hasExternalWeakLinkage())
4692         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4693                                                        !isTrueWhenEqual(I)));
4694
4695   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4696   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4697   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4698        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4699       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4700        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4701     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4702                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4703
4704   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4705   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4706     switch (I.getPredicate()) {
4707     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4708     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4709       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4710       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4711       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4712     }
4713     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4714       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4715
4716     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4717     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4718       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4719       // FALL THROUGH
4720     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4721     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4722       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4723       InsertNewInstBefore(Not, I);
4724       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4725     }
4726     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4727     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4728       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4729       // FALL THROUGH
4730     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4731     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4732       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4733       InsertNewInstBefore(Not, I);
4734       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4735     }
4736     }
4737   }
4738
4739   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4740   // can be folded into the comparison.
4741   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4742     switch (I.getPredicate()) {
4743     default: break;
4744     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4745       if (CI->isMinValue(false))
4746         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4747       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4748         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4749       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4750         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4751       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4752       if (CI->isMinValue(true))
4753         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4754                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4755           
4756       break;
4757
4758     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4759       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4760         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4761       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4762         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4763       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4764         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4765       break;
4766
4767     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4768       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4769         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4770       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4771         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4772       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4773         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4774         
4775       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4776       if (CI->isMaxValue(true))
4777         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4778                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4779       break;
4780
4781     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4782       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4783         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4784       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4785         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4786       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4787         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4788       break;
4789
4790     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4791       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4792         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4793       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4794         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4795       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4796         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4797       break;
4798
4799     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4800       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4801         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4802       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4803         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4804       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4805         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4806       break;
4807
4808     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4809       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4810         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4811       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4812         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4813       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4814         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4815       break;
4816
4817     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4818       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4819         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4820       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4821         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4822       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4823         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4824       break;
4825     }
4826
4827     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4828     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4829     // already been handled above, this requires little checking.
4830     //
4831     switch (I.getPredicate()) {
4832     default: break;
4833     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4834       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4835     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4836       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4837     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4838       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4839     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4840       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4841     }
4842     
4843     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4844     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4845     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4846     
4847     bool UnusedBit;
4848     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4849     
4850     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4851     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4852     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4853                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4854                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4855                              KnownZero, KnownOne, 0))
4856       return &I;
4857         
4858     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4859     // in.
4860     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4861       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4862       // EQ and NE we use unsigned values.
4863       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4864       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4865       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4866         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4867                                                Max);
4868       } else {
4869         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4870                                                  Max);
4871       }
4872       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4873       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4874       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4875         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4876           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4877         break;
4878       case ICmpInst::ICMP_NE:
4879         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4880           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4881         break;
4882       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4883         if (Max.ult(RHSVal))
4884           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4885         if (Min.uge(RHSVal))
4886           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4887         break;
4888       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4889         if (Min.ugt(RHSVal))
4890           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4891         if (Max.ule(RHSVal))
4892           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4893         break;
4894       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4895         if (Max.slt(RHSVal))
4896           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4897         if (Min.sgt(RHSVal))
4898           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4899         break;
4900       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4901         if (Min.sgt(RHSVal))
4902           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4903         if (Max.sle(RHSVal))
4904           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4905         break;
4906       }
4907     }
4908           
4909     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4910     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4911     // instruction can be folded into the icmp 
4912     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4913       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4914         return Res;
4915   }
4916
4917   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4918   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4919     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4920       switch (LHSI->getOpcode()) {
4921       case Instruction::GetElementPtr:
4922         if (RHSC->isNullValue()) {
4923           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4924           bool isAllZeros = true;
4925           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4926             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4927                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4928               isAllZeros = false;
4929               break;
4930             }
4931           if (isAllZeros)
4932             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
4933                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4934         }
4935         break;
4936
4937       case Instruction::PHI:
4938         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4939           return NV;
4940         break;
4941       case Instruction::Select: {
4942         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4943         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4944         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4945         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4946         if (LHSI->hasOneUse()) {
4947           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4948             // Fold the known value into the constant operand.
4949             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4950             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4951             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4952                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
4953                                                    I.getName()), I);
4954           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4955             // Fold the known value into the constant operand.
4956             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4957             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4958             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4959                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
4960                                                    I.getName()), I);
4961           }
4962         }
4963
4964         if (Op1)
4965           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4966         break;
4967       }
4968       case Instruction::Malloc:
4969         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
4970         // can assume it is successful and remove the malloc.
4971         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
4972           AddToWorkList(LHSI);
4973           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4974                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
4975         }
4976         break;
4977       }
4978   }
4979
4980   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
4981   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
4982     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
4983       return NI;
4984   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
4985     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
4986                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
4987       return NI;
4988
4989   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
4990   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
4991   // now.
4992   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
4993     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
4994         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
4995       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
4996       // operand, where it can often be eliminated completely.
4997       Op0 = CI->getOperand(0);
4998
4999       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5000       // so eliminate it as well.
5001       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5002         Op1 = CI2->getOperand(0);
5003
5004       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5005       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5006         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5007           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5008         } else {
5009           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5010           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5011         }
5012       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5013     }
5014   }
5015   
5016   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5017     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5018     // This comes up when you have code like
5019     //   int X = A < B;
5020     //   if (X) ...
5021     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5022     // with a constant or another cast from the same type.
5023     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5024       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5025         return R;
5026   }
5027   
5028   if (I.isEquality()) {
5029     Value *A, *B, *C, *D;
5030     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5031       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5032         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5033         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5034                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5035       }
5036
5037       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5038         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5039         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5040           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5041             if (Op1->hasOneUse()) {
5042               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5043               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5044               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5045                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5046             }
5047         
5048         // A^B == A^D -> B == D
5049         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5050         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5051         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5052         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5053       }
5054     }
5055     
5056     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5057         (A == Op0 || B == Op0)) {
5058       // A == (A^B)  ->  B == 0
5059       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5060       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5061                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5062     }
5063     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5064       // (A-B) == A  ->  B == 0
5065       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5066                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5067     }
5068     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5069       // A == (A-B)  ->  B == 0
5070       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5071                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5072     }
5073     
5074     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5075     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5076         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5077         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5078       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5079       
5080       if (A == C) {
5081         X = B; Y = D; Z = A;
5082       } else if (A == D) {
5083         X = B; Y = C; Z = A;
5084       } else if (B == C) {
5085         X = A; Y = D; Z = B;
5086       } else if (B == D) {
5087         X = A; Y = C; Z = B;
5088       }
5089       
5090       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5091         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5092         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5093         I.setOperand(0, Op1);
5094         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5095         return &I;
5096       }
5097     }
5098   }
5099   return Changed ? &I : 0;
5100 }
5101
5102
5103 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5104 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5105 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5106                                           ConstantInt *DivRHS) {
5107   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5108   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5109   
5110   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5111   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5112   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5113   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5114   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5115   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5116   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5117   // if it finds it. 
5118   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5119   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5120     return 0;
5121   if (DivRHS->isZero())
5122     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5123
5124   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5125   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5126   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5127   // instead of computing a divide. 
5128   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5129
5130   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5131   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5132   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5133   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5134                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5135
5136   // Get the ICmp opcode
5137   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5138
5139   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5140   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5141   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5142   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5143   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5144   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5145   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5146   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5147   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5148   
5149   
5150   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5151     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5152     LoBound = Prod;
5153     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5154     if (!HiOverflow)
5155       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5156   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5157     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5158       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5159       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5160       HiBound = DivRHS;
5161     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5162       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5163       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5164       if (!HiOverflow)
5165         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5166     } else {                       // (X / pos) op neg
5167       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5168       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5169       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5170                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5171       HiBound = AddOne(Prod);
5172       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5173     }
5174   } else {                         // Divisor is < 0.
5175     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5176       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5177       LoBound = AddOne(DivRHS);
5178       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5179       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5180         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5181         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5182       }
5183     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5184       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5185       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5186       if (!LoOverflow)
5187         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5188       HiBound = AddOne(Prod);
5189     } else {                       // (X / neg) op neg
5190       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5191       LoBound = Prod;
5192       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5193       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5194     }
5195     
5196     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5197     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5198   }
5199
5200   Value *X = DivI->getOperand(0);
5201   switch (Pred) {
5202   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5203   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5204     if (LoOverflow && HiOverflow)
5205       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5206     else if (HiOverflow)
5207       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5208                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5209     else if (LoOverflow)
5210       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5211                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5212     else
5213       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5214   case ICmpInst::ICMP_NE:
5215     if (LoOverflow && HiOverflow)
5216       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5217     else if (HiOverflow)
5218       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5219                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5220     else if (LoOverflow)
5221       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5222                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5223     else
5224       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5225   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5226   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5227     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5228       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5229     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5230       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5231     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5232   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5233   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5234     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5235       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5236     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5237       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5238     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5239       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5240     else
5241       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5242   }
5243 }
5244
5245
5246 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5247 ///
5248 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5249                                                           Instruction *LHSI,
5250                                                           ConstantInt *RHS) {
5251   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5252   
5253   switch (LHSI->getOpcode()) {
5254   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5255     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5256       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5257       // fold the xor.
5258       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5259           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5260         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5261         
5262         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5263         // the operation, just stop using the Xor.
5264         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5265           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5266           AddToWorkList(LHSI);
5267           return &ICI;
5268         }
5269         
5270         // Was the old condition true if the operand is positive?
5271         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5272         
5273         // If so, the new one isn't.
5274         isTrueIfPositive ^= true;
5275         
5276         if (isTrueIfPositive)
5277           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5278         else
5279           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5280       }
5281     }
5282     break;
5283   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5284     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5285         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5286       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5287       
5288       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5289       // and/compare to be the input width without changing the value
5290       // produced, eliminating a cast.
5291       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5292         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5293         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5294         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5295         // bit would not work.
5296         if (Cast->hasOneUse() &&
5297             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5298              RHSV.isPositive())) {
5299           uint32_t BitWidth = 
5300             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5301           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5302           NewCST.zext(BitWidth);
5303           APInt NewCI = RHSV;
5304           NewCI.zext(BitWidth);
5305           Instruction *NewAnd = 
5306             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5307                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5308           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5309           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5310                               ConstantInt::get(NewCI));
5311         }
5312       }
5313       
5314       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5315       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5316       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5317       // access.
5318       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5319       if (Shift && !Shift->isShift())
5320         Shift = 0;
5321       
5322       ConstantInt *ShAmt;
5323       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5324       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5325       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5326       
5327       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5328       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5329       // rights, as they sign-extend.
5330       if (ShAmt) {
5331         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5332         if (!CanFold) {
5333           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5334           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5335           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5336           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5337           
5338           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5339           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5340                AndCST->getValue()) == 0)
5341             CanFold = true;
5342         }
5343         
5344         if (CanFold) {
5345           Constant *NewCst;
5346           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5347             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5348           else
5349             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5350           
5351           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5352           // compared.
5353           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5354             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5355             // As a special case, check to see if this means that the
5356             // result is always true or false now.
5357             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5358               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5359             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5360               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5361           } else {
5362             ICI.setOperand(1, NewCst);
5363             Constant *NewAndCST;
5364             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5365               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5366             else
5367               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5368             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5369             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5370             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5371             AddUsesToWorkList(ICI);
5372             return &ICI;
5373           }
5374         }
5375       }
5376       
5377       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5378       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5379       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5380       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5381           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5382           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5383         // Compute C << Y.
5384         Value *NS;
5385         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5386           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5387                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5388         } else {
5389           // Insert a logical shift.
5390           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5391                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5392         }
5393         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5394         
5395         // Compute X & (C << Y).
5396         Instruction *NewAnd = 
5397           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5398         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5399         
5400         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5401         return &ICI;
5402       }
5403     }
5404     break;
5405     
5406   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5407     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5408     if (!ShAmt) break;
5409     
5410     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5411     
5412     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5413     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5414     // simplified.
5415     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5416       break;
5417     
5418     if (ICI.isEquality()) {
5419       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5420       // comparison cannot succeed.
5421       Constant *Comp =
5422         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5423       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5424         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5425         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5426         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5427       }
5428       
5429       if (LHSI->hasOneUse()) {
5430         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5431         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5432         Constant *Mask =
5433           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5434         
5435         Instruction *AndI =
5436           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5437                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5438         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5439         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5440                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5441       }
5442     }
5443     
5444     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5445     bool TrueIfSigned = false;
5446     if (LHSI->hasOneUse() &&
5447         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5448       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5449       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5450                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5451       Instruction *AndI =
5452         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5453                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5454       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5455       
5456       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5457                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5458     }
5459     break;
5460   }
5461     
5462   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5463   case Instruction::AShr: {
5464     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5465     if (!ShAmt) break;
5466
5467     if (ICI.isEquality()) {
5468       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5469       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5470       // simplified.
5471       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5472       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5473         break;
5474       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5475       
5476       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5477       // comparison cannot succeed.
5478       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5479       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5480         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5481       else
5482         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5483       
5484       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5485         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5486         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5487         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5488       }
5489       
5490       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5491         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5492         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5493         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5494         
5495         Instruction *AndI =
5496           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5497                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5498         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5499         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5500                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5501       }
5502     }
5503     break;
5504   }
5505     
5506   case Instruction::SDiv:
5507   case Instruction::UDiv:
5508     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5509     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5510     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5511     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5512     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5513     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5514     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5515       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5516                                           DivRHS))
5517         return R;
5518     break;
5519   }
5520   
5521   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5522   if (ICI.isEquality()) {
5523     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5524     
5525     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5526     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5527     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5528       switch (BO->getOpcode()) {
5529       case Instruction::SRem:
5530         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5531         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5532           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5533           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5534             Instruction *NewRem =
5535               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5536                                          BO->getName());
5537             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5538             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5539                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5540           }
5541         }
5542         break;
5543       case Instruction::Add:
5544         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5545         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5546           if (BO->hasOneUse())
5547             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5548                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5549         } else if (RHSV == 0) {
5550           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5551           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5552           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5553           
5554           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5555             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5556           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5557             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5558           else if (BO->hasOneUse()) {
5559             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5560             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5561             Neg->takeName(BO);
5562             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5563           }
5564         }
5565         break;
5566       case Instruction::Xor:
5567         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5568         // the explicit xor.
5569         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5570           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5571                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5572         
5573         // FALLTHROUGH
5574       case Instruction::Sub:
5575         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5576         if (RHSV == 0)
5577           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5578                               BO->getOperand(1));
5579         break;
5580         
5581       case Instruction::Or:
5582         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5583         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5584         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5585           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5586           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5587             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5588                                                              isICMP_NE));
5589         }
5590         break;
5591         
5592       case Instruction::And:
5593         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5594           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5595           // comparison can never succeed!
5596           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5597             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5598                                                              isICMP_NE));
5599           
5600           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5601           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5602             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5603                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5604                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5605           
5606           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5607           if (isSignBit(BOC)) {
5608             Value *X = BO->getOperand(0);
5609             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5610             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5611               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5612             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5613           }
5614           
5615           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5616           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5617             Value *X = BO->getOperand(0);
5618             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5619             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5620               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5621             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5622           }
5623         }
5624       default: break;
5625       }
5626     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5627       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5628       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5629         AddToWorkList(II);
5630         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5631         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5632         return &ICI;
5633       }
5634     }
5635   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5636             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5637             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5638     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5639       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5640       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5641       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5642       if (SrcTy->isInteger() && 
5643           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5644         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5645         // smaller constant values.
5646         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5647           // X u< 128 => X s> -1
5648           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5649                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5650         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5651                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5652           // X u> 127 => X s< 0
5653           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5654                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5655         }
5656       }
5657     }
5658   }
5659   return 0;
5660 }
5661
5662 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5663 /// We only handle extending casts so far.
5664 ///
5665 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5666   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5667   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5668   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5669   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5670   Value *RHSCIOp;
5671
5672   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5673   // integer type is the same size as the pointer type.
5674   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5675       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5676          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5677     Value *RHSOp = 0;
5678     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5679       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5680     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5681       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5682       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5683       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5684         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5685                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5686     }
5687
5688     if (RHSOp)
5689       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5690   }
5691   
5692   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5693   // Enforce this.
5694   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5695       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5696     return 0;
5697
5698   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5699   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5700
5701   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5702     // Not an extension from the same type?
5703     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5704     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5705       return 0;
5706     
5707     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5708     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5709     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5710       return 0;
5711
5712     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5713     // then we can't handle this.
5714     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5715       return 0;
5716     
5717     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5718     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5719   }
5720
5721   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5722   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5723   if (!CI)
5724     return 0;
5725
5726   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5727   // reextended to DestTy.
5728   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5729   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5730
5731   // If the re-extended constant didn't change...
5732   if (Res2 == CI) {
5733     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5734     // For example, we might have:
5735     //    %A = sext short %X to uint
5736     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5737     // It is incorrect to transform this into 
5738     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5739     // because %A may have negative value. 
5740     //
5741     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5742     // OR operation is EQ/NE.
5743     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5744       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5745     else
5746       return 0;
5747   }
5748
5749   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5750   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5751
5752   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5753   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5754   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5755     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5756   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5757     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5758
5759   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5760   // should have been folded away previously and not enter in here.
5761   Value *Result;
5762   if (isSignedCmp) {
5763     // We're performing a signed comparison.
5764     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5765       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5766     else
5767       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5768   } else {
5769     // We're performing an unsigned comparison.
5770     if (isSignedExt) {
5771       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5772       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5773       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5774       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5775                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5776     } else {
5777       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5778       Result = ConstantInt::getTrue();
5779     }
5780   }
5781
5782   // Finally, return the value computed.
5783   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5784       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5785     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5786   } else {
5787     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5788             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5789            "ICmp should be folded!");
5790     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5791       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5792     else
5793       return BinaryOperator::createNot(Result);
5794   }
5795 }
5796
5797 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5798   return commonShiftTransforms(I);
5799 }
5800
5801 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5802   return commonShiftTransforms(I);
5803 }
5804
5805 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5806   return commonShiftTransforms(I);
5807 }
5808
5809 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5810   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5811   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5812
5813   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5814   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5815   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5816       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5817     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5818   
5819   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5820     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5821       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5822     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5823       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5824   }
5825   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5826     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5827       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5828     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5829       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5830   }
5831
5832   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5833   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5834     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5835       if (CSI->isAllOnesValue())
5836         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5837
5838   // Try to fold constant and into select arguments.
5839   if (isa<Constant>(Op0))
5840     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5841       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5842         return R;
5843
5844   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5845   if (I.isArithmeticShift()) {
5846     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5847           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5848       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5849     }
5850   }
5851
5852   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5853     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5854       return Res;
5855   return 0;
5856 }
5857
5858 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5859                                                BinaryOperator &I) {
5860   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5861
5862   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5863   // purpose is to compute bits we don't care about.
5864   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5865   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5866   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5867                            KnownZero, KnownOne))
5868     return &I;
5869   
5870   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5871   // of a signed value.
5872   //
5873   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5874     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5875       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5876     else {
5877       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5878       return &I;
5879     }
5880   }
5881   
5882   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5883   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5884     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5885       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5886         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5887                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5888   
5889   // Try to fold constant and into select arguments.
5890   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5891     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5892       return R;
5893   if (isa<PHINode>(Op0))
5894     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5895       return NV;
5896   
5897   if (Op0->hasOneUse()) {
5898     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5899       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5900       Value *V1, *V2;
5901       ConstantInt *CC;
5902       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5903         default: break;
5904         case Instruction::Add:
5905         case Instruction::And:
5906         case Instruction::Or:
5907         case Instruction::Xor: {
5908           // These operators commute.
5909           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5910           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5911               match(Op0BO->getOperand(1),
5912                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5913             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5914                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5915                                             Op0BO->getName());
5916             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5917             Instruction *X = 
5918               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5919                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5920             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5921             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5922             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5923                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5924           }
5925           
5926           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5927           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5928           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5929               match(Op0BOOp1, 
5930                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5931               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5932               V2 == Op1) {
5933             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5934                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5935                                                      Op0BO->getName());
5936             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5937             Instruction *XM =
5938               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5939                                         V1->getName()+".mask");
5940             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5941             
5942             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5943           }
5944         }
5945           
5946         // FALL THROUGH.
5947         case Instruction::Sub: {
5948           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5949           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5950               match(Op0BO->getOperand(0),
5951                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5952             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5953                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5954                                                      Op0BO->getName());
5955             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5956             Instruction *X =
5957               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5958                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5959             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5960             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5961             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5962                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5963           }
5964           
5965           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5966           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5967               match(Op0BO->getOperand(0),
5968                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5969                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5970               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5971                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5972             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5973                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5974                                                      Op0BO->getName());
5975             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5976             Instruction *XM =
5977               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5978                                         V1->getName()+".mask");
5979             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5980             
5981             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5982           }
5983           
5984           break;
5985         }
5986       }
5987       
5988       
5989       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5990       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5991       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5992         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
5993         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
5994         
5995         switch (Op0BO->getOpcode()) {
5996           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
5997           case Instruction::Add:
5998             isValid = isLeftShift;
5999             break;
6000           case Instruction::Or:
6001           case Instruction::Xor:
6002             highBitSet = false;
6003             break;
6004           case Instruction::And:
6005             highBitSet = true;
6006             break;
6007         }
6008         
6009         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6010         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6011         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6012         // the constant which would cause it to be modified for this
6013         // operation.
6014         //
6015         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6016           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6017         }
6018         
6019         if (isValid) {
6020           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6021           
6022           Instruction *NewShift =
6023             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6024           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6025           NewShift->takeName(Op0BO);
6026           
6027           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6028                                         NewRHS);
6029         }
6030       }
6031     }
6032   }
6033   
6034   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6035   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6036   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6037     ShiftOp = 0;
6038   
6039   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6040     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6041     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6042     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6043     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6044     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6045     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6046     
6047     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6048     if (AmtSum > TypeBits)
6049       AmtSum = TypeBits;
6050     
6051     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6052     
6053     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6054     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6055       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6056                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6057     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6058                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6059       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6060       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6061     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6062                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6063       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6064       Instruction *Shift =
6065         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6066       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6067
6068       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6069       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6070     }
6071     
6072     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6073     // right.  See if the amounts are equal.
6074     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6075       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6076       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6077         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6078         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6079       }
6080       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6081       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6082         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6083         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6084       }
6085       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6086       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6087       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6088       // generators.
6089       const Type *SExtType = 0;
6090       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6091       case 1  :
6092       case 8  :
6093       case 16 :
6094       case 32 :
6095       case 64 :
6096       case 128:
6097         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6098         break;
6099       default: break;
6100       }
6101       if (SExtType) {
6102         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6103         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6104         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6105       }
6106       // Otherwise, we can't handle it yet.
6107     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6108       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6109       
6110       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6111       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6112         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6113                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6114         Instruction *Shift =
6115           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6116         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6117         
6118         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6119         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6120       }
6121       
6122       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6123       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6124         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6125         Instruction *Shift =
6126           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6127         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6128         
6129         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6130         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6131       }
6132       
6133       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6134     } else {
6135       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6136       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6137
6138       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6139       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6140         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6141                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6142         Instruction *Shift =
6143           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6144                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6145         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6146         
6147         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6148         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6149       }
6150       
6151       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6152       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6153         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6154         Instruction *Shift =
6155           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6156         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6157         
6158         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6159         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6160       }
6161       
6162       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6163     }
6164   }
6165   return 0;
6166 }
6167
6168
6169 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6170 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6171 /// X*Scale+Offset.
6172 ///
6173 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6174                                         int &Offset) {
6175   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6176   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6177     Offset = CI->getZExtValue();
6178     Scale  = 1;
6179     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6180   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
6181     if (I->getNumOperands() == 2) {
6182       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6183         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6184           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6185           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
6186           Offset = 0;
6187           return I->getOperand(0);
6188         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6189           // This value is scaled by 'CUI'.
6190           Scale = CUI->getZExtValue();
6191           Offset = 0;
6192           return I->getOperand(0);
6193         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6194           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6195           // where C1 is divisible by C2.
6196           unsigned SubScale;
6197           Value *SubVal = 
6198             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6199           Offset += CUI->getZExtValue();
6200           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
6201             Scale = SubScale;
6202             return SubVal;
6203           }
6204         }
6205       }
6206     }
6207   }
6208
6209   // Otherwise, we can't look past this.
6210   Scale = 1;
6211   Offset = 0;
6212   return Val;
6213 }
6214
6215
6216 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6217 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6218 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6219                                                    AllocationInst &AI) {
6220   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6221   
6222   // Remove any uses of AI that are dead.
6223   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6224   
6225   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6226     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6227     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6228       while (UI != E && *UI == User)
6229         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6230       
6231       ++NumDeadInst;
6232       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6233       EraseInstFromFunction(*User);
6234     }
6235   }
6236   
6237   // Get the type really allocated and the type casted to.
6238   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6239   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6240   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6241
6242   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6243   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6244   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6245
6246   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6247   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6248   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6249   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6250
6251   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
6252   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
6253   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6254
6255   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6256   // size argument.
6257   unsigned ArraySizeScale;
6258   int ArrayOffset;
6259   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6260     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6261  
6262   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6263   // do the xform.
6264   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6265       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6266
6267   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6268   Value *Amt = 0;
6269   if (Scale == 1) {
6270     Amt = NumElements;
6271   } else {
6272     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6273     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6274     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6275       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6276     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6277     else if (Scale != 1) {
6278       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6279       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6280     }
6281   }
6282   
6283   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6284     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6285     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6286     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6287   }
6288   
6289   AllocationInst *New;
6290   if (isa<MallocInst>(AI))
6291     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6292   else
6293     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6294   InsertNewInstBefore(New, AI);
6295   New->takeName(&AI);
6296   
6297   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6298   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6299   // die soon.
6300   if (!AI.hasOneUse()) {
6301     AddUsesToWorkList(AI);
6302     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6303     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6304     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6305     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6306     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6307   }
6308   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6309 }
6310
6311 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6312 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6313 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6314 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6315 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6316 ///
6317 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6318 /// extension operation if Ty is larger.
6319 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6320                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6321   // We can always evaluate constants in another type.
6322   if (isa<ConstantInt>(V))
6323     return true;
6324   
6325   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6326   if (!I) return false;
6327   
6328   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6329   
6330   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6331   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6332     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6333     // it, and this will remove a cast overall.
6334     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6335       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6336       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6337       // casts first.
6338       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6339         ++NumCastsRemoved;
6340       return true;
6341     }
6342   }
6343
6344   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6345   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6346   if (!I->hasOneUse()) return false;
6347
6348   switch (I->getOpcode()) {
6349   case Instruction::Add:
6350   case Instruction::Sub:
6351   case Instruction::And:
6352   case Instruction::Or:
6353   case Instruction::Xor:
6354     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6355     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6356                                       NumCastsRemoved) &&
6357            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6358                                       NumCastsRemoved);
6359
6360   case Instruction::Shl:
6361     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6362     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6363     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6364       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6365       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6366           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6367         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6368                                           NumCastsRemoved);
6369     }
6370     break;
6371   case Instruction::LShr:
6372     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6373     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6374     // already zeros.
6375     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6376       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6377       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6378       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6379           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6380             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6381           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6382         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6383                                           NumCastsRemoved);
6384       }
6385     }
6386     break;
6387   case Instruction::ZExt:
6388   case Instruction::SExt:
6389   case Instruction::Trunc:
6390     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6391     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6392     // of casts in the input.
6393     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6394       return true;
6395     break;
6396   default:
6397     // TODO: Can handle more cases here.
6398     break;
6399   }
6400   
6401   return false;
6402 }
6403
6404 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6405 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6406 /// evaluate the expression.
6407 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6408                                              bool isSigned) {
6409   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6410     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6411
6412   // Otherwise, it must be an instruction.
6413   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6414   Instruction *Res = 0;
6415   switch (I->getOpcode()) {
6416   case Instruction::Add:
6417   case Instruction::Sub:
6418   case Instruction::And:
6419   case Instruction::Or:
6420   case Instruction::Xor:
6421   case Instruction::AShr:
6422   case Instruction::LShr:
6423   case Instruction::Shl: {
6424     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6425     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6426     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6427                                  LHS, RHS, I->getName());
6428     break;
6429   }    
6430   case Instruction::Trunc:
6431   case Instruction::ZExt:
6432   case Instruction::SExt:
6433     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6434     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6435     // new.
6436     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6437       return I->getOperand(0);
6438     
6439     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6440     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6441                            Ty, I->getName());
6442     break;
6443   default: 
6444     // TODO: Can handle more cases here.
6445     assert(0 && "Unreachable!");
6446     break;
6447   }
6448   
6449   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6450 }
6451
6452 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6453 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6454   Value *Src = CI.getOperand(0);
6455
6456   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6457   // eliminate it now.
6458   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6459     if (Instruction::CastOps opc = 
6460         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6461       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6462       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6463       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6464     }
6465   }
6466
6467   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6468   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6469     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6470       return NV;
6471
6472   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6473   if (isa<PHINode>(Src))
6474     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6475       return NV;
6476   
6477   return 0;
6478 }
6479
6480 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6481 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6482   Value *Src = CI.getOperand(0);
6483   
6484   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6485     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6486     // this into a cast of the original pointer!
6487     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6488       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6489       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6490       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6491       AddToWorkList(GEP);
6492       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6493       return &CI;
6494     }
6495     
6496     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6497     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6498     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6499     // non-type-safe code.
6500     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6501       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6502         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6503         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6504         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6505         
6506         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6507         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6508         const Type *GEPIdxTy =
6509           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6510         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6511           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6512           
6513           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6514           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6515           // is something like [0 x {int, int}]
6516           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6517           int64_t FirstIdx = 0;
6518           if (int64_t TySize = TD->getTypeSize(GEPIdxTy)) {
6519             FirstIdx = Offset/TySize;
6520             Offset %= TySize;
6521           
6522             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6523             if (Offset < 0) {
6524               --FirstIdx;
6525               Offset += TySize;
6526               assert(Offset >= 0);
6527             }
6528             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6529           }
6530           
6531           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6532
6533           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6534           while (Offset) {
6535             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6536               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6537               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6538                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6539                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6540               
6541                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6542                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6543               } else {
6544                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6545                 Offset = 0;
6546                 OrigBase = 0;
6547               }
6548             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6549               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6550               if (uint64_t EltSize = TD->getTypeSize(STy->getElementType())) {
6551                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6552                 Offset %= EltSize;
6553               } else {
6554                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6555               }
6556               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6557             } else {
6558               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6559               Offset = 0;
6560               OrigBase = 0;
6561             }
6562           }
6563           if (OrigBase) {
6564             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6565             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6566             // two.
6567             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6568                                                       NewIndices.begin(),
6569                                                       NewIndices.end(), "");
6570             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6571             NGEP->takeName(GEP);
6572             
6573             if (isa<BitCastInst>(CI))
6574               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6575             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6576             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6577           }
6578         }
6579       }      
6580     }
6581   }
6582     
6583   return commonCastTransforms(CI);
6584 }
6585
6586
6587
6588 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6589 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6590 /// cases.
6591 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6592 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6593   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6594     return Result;
6595
6596   Value *Src = CI.getOperand(0);
6597   const Type *SrcTy = Src->getType();
6598   const Type *DestTy = CI.getType();
6599   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6600   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6601
6602   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6603   // purpose is to compute bits we don't care about.
6604   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6605   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6606                            KnownZero, KnownOne))
6607     return &CI;
6608
6609   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6610   // can't do anything more. 
6611   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6612   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6613     return 0;
6614
6615   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6616   int NumCastsRemoved = 0;
6617   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6618       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6619                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6620     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6621     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6622     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6623     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6624     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6625     // require that two casts have been eliminated.
6626     bool DoXForm;
6627     switch (CI.getOpcode()) {
6628     default:
6629       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6630       // get here because of the check above.
6631       assert(0 && "Unknown cast type");
6632     case Instruction::Trunc:
6633       DoXForm = true;
6634       break;
6635     case Instruction::ZExt:
6636       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6637       break;
6638     case Instruction::SExt:
6639       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6640       break;
6641     }
6642     
6643     if (DoXForm) {
6644       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6645                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6646       assert(Res->getType() == DestTy);
6647       switch (CI.getOpcode()) {
6648       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6649       case Instruction::Trunc:
6650       case Instruction::BitCast:
6651         // Just replace this cast with the result.
6652         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6653       case Instruction::ZExt: {
6654         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6655         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6656         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6657                                                             SrcBitSize));
6658         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6659       }
6660       case Instruction::SExt:
6661         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6662         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6663             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6664                              CI), DestTy);
6665       }
6666     }
6667   }
6668   
6669   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6670   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6671
6672   switch (SrcI->getOpcode()) {
6673   case Instruction::Add:
6674   case Instruction::Mul:
6675   case Instruction::And:
6676   case Instruction::Or:
6677   case Instruction::Xor:
6678     // If we are discarding information, rewrite.
6679     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6680       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6681       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6682       // only be converting signedness, which is a noop.
6683       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6684           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6685           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6686         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6687         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6688         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6689         return BinaryOperator::create(
6690             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6691       }
6692     }
6693
6694     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6695     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6696         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6697         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6698         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6699       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6700       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6701     }
6702     break;
6703   case Instruction::SDiv:
6704   case Instruction::UDiv:
6705   case Instruction::SRem:
6706   case Instruction::URem:
6707     // If we are just changing the sign, rewrite.
6708     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6709       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6710       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6711       // only be converting signedness, which is a noop.
6712       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6713           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6714         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6715                                               Op0, DestTy, SrcI);
6716         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6717                                               Op1, DestTy, SrcI);
6718         return BinaryOperator::create(
6719           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6720       }
6721     }
6722     break;
6723
6724   case Instruction::Shl:
6725     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6726     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6727     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6728     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6729     // in the value.
6730     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6731         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6732       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6733           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6734       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6735       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6736       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6737     }
6738     break;
6739   case Instruction::AShr:
6740     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6741     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6742     // simplifications.
6743     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6744         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6745       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6746       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6747         // Insert the new logical shift right.
6748         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6749       }
6750     }
6751     break;
6752   }
6753   return 0;
6754 }
6755
6756 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6757   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6758     return Result;
6759   
6760   Value *Src = CI.getOperand(0);
6761   const Type *Ty = CI.getType();
6762   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6763   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6764   
6765   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6766     switch (SrcI->getOpcode()) {
6767     default: break;
6768     case Instruction::LShr:
6769       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6770       // are already zeros.
6771       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6772         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6773         
6774         // Get a mask for the bits shifting in.
6775         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6776         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6777         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6778           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6779             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6780
6781           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6782           // shift.
6783           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6784           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6785                                        Ty, CI);
6786           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6787         }
6788       } else {     // This is a variable shr.
6789         
6790         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6791         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6792         // loop-invariant and CSE'd.
6793         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6794           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6795
6796           Value *V = InsertNewInstBefore(
6797               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6798                                      "tmp"), CI);
6799           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6800                                                             SrcI->getOperand(0),
6801                                                             "tmp"), CI);
6802           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6803           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6804         }
6805       }
6806       break;
6807     }
6808   }
6809   
6810   return 0;
6811 }
6812
6813 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6814   // If one of the common conversion will work ..
6815   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6816     return Result;
6817
6818   Value *Src = CI.getOperand(0);
6819
6820   // If this is a cast of a cast
6821   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6822     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6823     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6824     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6825     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6826       // Get the sizes of the types involved
6827       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6828       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6829       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6830       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6831       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6832       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6833         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6834         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6835         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6836         Instruction *And = 
6837           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6838         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6839         if (And->getType() != CI.getType()) {
6840           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6841           InsertNewInstBefore(And, CI);
6842           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6843         }
6844         return And;
6845       }
6846     }
6847   }
6848
6849   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6850     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6851     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6852     // cast to integer to avoid the comparison.
6853     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6854       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6855       
6856       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6857       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6858       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6859           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6860         Value *In = ICI->getOperand(0);
6861         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6862                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6863         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6864                                                         In->getName()+".lobit"),
6865                                  CI);
6866         if (In->getType() != CI.getType())
6867           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6868                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6869
6870         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6871           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6872           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6873                                                           In->getName()+".not"),
6874                                    CI);
6875         }
6876
6877         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6878       }
6879       
6880       
6881       
6882       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6883       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6884       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6885       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6886       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6887       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6888       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6889       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6890       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6891           // This only works for EQ and NE
6892           ICI->isEquality()) {
6893         // If Op1C some other power of two, convert:
6894         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6895         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6896         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6897         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6898         
6899         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6900         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6901           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6902           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6903             // (X&4) == 2 --> false
6904             // (X&4) != 2 --> true
6905             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6906             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6907             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6908           }
6909           
6910           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6911           Value *In = ICI->getOperand(0);
6912           if (ShiftAmt) {
6913             // Perform a logical shr by shiftamt.
6914             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6915             In = InsertNewInstBefore(
6916                    BinaryOperator::createLShr(In,
6917                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6918                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6919           }
6920           
6921           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6922             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6923             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6924             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6925           }
6926           
6927           if (CI.getType() == In->getType())
6928             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6929           else
6930             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6931         }
6932       }
6933     }
6934   }    
6935   return 0;
6936 }
6937
6938 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
6939   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
6940     return I;
6941   
6942   Value *Src = CI.getOperand(0);
6943   
6944   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
6945   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
6946   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6947     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6948     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6949     // cast to integer to avoid the comparison.
6950     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6951       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6952       
6953       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
6954       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
6955       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6956           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6957         Value *In = ICI->getOperand(0);
6958         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6959                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6960         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
6961                                                         In->getName()+".lobit"),
6962                                  CI);
6963         if (In->getType() != CI.getType())
6964           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6965                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
6966         
6967         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
6968           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
6969                                      In->getName()+".not"), CI);
6970         
6971         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6972       }
6973     }
6974   }
6975       
6976   return 0;
6977 }
6978
6979 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6980   return commonCastTransforms(CI);
6981 }
6982
6983 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6984   return commonCastTransforms(CI);
6985 }
6986
6987 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
6988   return commonCastTransforms(CI);
6989 }
6990
6991 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
6992   return commonCastTransforms(CI);
6993 }
6994
6995 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
6996   return commonCastTransforms(CI);
6997 }
6998
6999 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7000   return commonCastTransforms(CI);
7001 }
7002
7003 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7004   return commonPointerCastTransforms(CI);
7005 }
7006
7007 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7008   return commonCastTransforms(CI);
7009 }
7010
7011 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7012   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7013   // otherwise just apply the common ones.
7014   Value *Src = CI.getOperand(0);
7015   const Type *SrcTy = Src->getType();
7016   const Type *DestTy = CI.getType();
7017
7018   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7019     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7020       return Result;
7021   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7022     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7023       return I;
7024   } else {
7025     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7026       return Result;
7027   }
7028
7029
7030   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7031   // be replaced by the operand.
7032   if (DestTy == Src->getType())
7033     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7034
7035   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7036     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7037     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7038     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7039     
7040     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7041     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7042     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7043       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7044         return V;
7045     
7046     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7047     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7048     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7049     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7050     unsigned NumZeros = 0;
7051     while (SrcElTy != DstElTy && 
7052            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7053            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7054       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7055       ++NumZeros;
7056     }
7057
7058     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7059     if (SrcElTy == DstElTy) {
7060       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7061       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end());
7062     }
7063   }
7064
7065   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7066     if (SVI->hasOneUse()) {
7067       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7068       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7069       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7070           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7071                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7072         CastInst *Tmp;
7073         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7074         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7075         // us to eliminate at least one cast.
7076         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7077              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7078             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7079              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7080           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7081                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7082           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7083                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7084           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7085           // know the vector types match #elts.
7086           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7087         }
7088       }
7089     }
7090   }
7091   return 0;
7092 }
7093
7094 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7095 ///   %C = or %A, %B
7096 ///   %D = select %cond, %C, %A
7097 /// into:
7098 ///   %C = select %cond, %B, 0
7099 ///   %D = or %A, %C
7100 ///
7101 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7102 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7103 /// equal the other incoming value of the select.
7104 ///
7105 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7106   switch (I->getOpcode()) {
7107   case Instruction::Add:
7108   case Instruction::Mul:
7109   case Instruction::And:
7110   case Instruction::Or:
7111   case Instruction::Xor:
7112     return 3;              // Can fold through either operand.
7113   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7114   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7115   case Instruction::LShr:
7116   case Instruction::AShr:
7117     return 1;
7118   default:
7119     return 0;              // Cannot fold
7120   }
7121 }
7122
7123 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7124 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7125 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7126   switch (I->getOpcode()) {
7127   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7128   case Instruction::Add:
7129   case Instruction::Sub:
7130   case Instruction::Or:
7131   case Instruction::Xor:
7132   case Instruction::Shl:
7133   case Instruction::LShr:
7134   case Instruction::AShr:
7135     return Constant::getNullValue(I->getType());
7136   case Instruction::And:
7137     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7138   case Instruction::Mul:
7139     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7140   }
7141 }
7142
7143 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7144 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7145 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7146                                           Instruction *FI) {
7147   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7148     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7149     // merge.
7150     if (TI->isCast()) {
7151       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7152         return 0;
7153     } else {
7154       return 0;  // unknown unary op.
7155     }
7156
7157     // Fold this by inserting a select from the input values.
7158     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7159                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7160     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7161     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7162                             TI->getType());
7163   }
7164
7165   // Only handle binary operators here.
7166   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7167     return 0;
7168
7169   // Figure out if the operations have any operands in common.
7170   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7171   bool MatchIsOpZero;
7172   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7173     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7174     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7175     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7176     MatchIsOpZero = true;
7177   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7178     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7179     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7180     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7181     MatchIsOpZero = false;
7182   } else if (!TI->isCommutative()) {
7183     return 0;
7184   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7185     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7186     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7187     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7188     MatchIsOpZero = true;
7189   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7190     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7191     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7192     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7193     MatchIsOpZero = true;
7194   } else {
7195     return 0;
7196   }
7197
7198   // If we reach here, they do have operations in common.
7199   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7200                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7201   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7202
7203   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7204     if (MatchIsOpZero)
7205       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7206     else
7207       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7208   }
7209   assert(0 && "Shouldn't get here");
7210   return 0;
7211 }
7212
7213 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7214   Value *CondVal = SI.getCondition();
7215   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7216   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7217
7218   // select true, X, Y  -> X
7219   // select false, X, Y -> Y
7220   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7221     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7222
7223   // select C, X, X -> X
7224   if (TrueVal == FalseVal)
7225     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7226
7227   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7228     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7229   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7230     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7231   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7232     if (isa<Constant>(TrueVal))
7233       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7234     else
7235       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7236   }
7237
7238   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7239     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7240       if (C->getZExtValue()) {
7241         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7242         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7243       } else {
7244         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7245         Value *NotCond =
7246           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7247                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7248         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7249       }
7250     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7251       if (C->getZExtValue() == false) {
7252         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7253         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7254       } else {
7255         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7256         Value *NotCond =
7257           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7258                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7259         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7260       }
7261     }
7262   }
7263
7264   // Selecting between two integer constants?
7265   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7266     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7267       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7268       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7269         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7270       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7271         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7272         Value *NotCond =
7273           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7274                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7275         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7276       }
7277       
7278       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7279
7280       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7281
7282         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7283         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7284           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7285             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7286               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7287               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7288               Value *X = IC->getOperand(0);
7289               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7290               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7291               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7292                                                         ShAmt, "ones");
7293               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7294               
7295               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7296               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7297               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7298               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7299               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7300               if (SRASize < SISize)
7301                 opc = Instruction::SExt;
7302               else if (SRASize > SISize)
7303                 opc = Instruction::Trunc;
7304               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7305             }
7306           }
7307
7308
7309         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7310         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7311         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7312         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7313         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7314           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7315               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7316             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7317               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7318                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7319                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7320                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7321                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7322                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7323                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7324                 // true or false val is the zero.
7325                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7326                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7327                 Value *V = ICA;
7328                 if (ShouldNotVal)
7329                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7330                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7331                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7332               }
7333       }
7334     }
7335
7336   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7337   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7338     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7339       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7340       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7341         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7342       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7343       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7344         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7345       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7346
7347     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7348       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7349       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7350         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7351       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7352       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7353         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7354       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7355     }
7356   }
7357
7358   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7359   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7360     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7361       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7362       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7363         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7364       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7365       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7366         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7367       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7368
7369     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7370       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7371       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7372         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7373       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7374       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7375         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7376       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7377     }
7378   }
7379
7380   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7381     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7382       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7383         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7384
7385         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7386         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7387           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7388             return IV;
7389
7390         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7391         // even legal for FP.
7392         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7393             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7394           AddOp = FI; SubOp = TI;
7395         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7396                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7397           AddOp = TI; SubOp = FI;
7398         }
7399
7400         if (AddOp) {
7401           Value *OtherAddOp = 0;
7402           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7403             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7404           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7405             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7406           }
7407
7408           if (OtherAddOp) {
7409             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7410             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7411             Value *NegVal;  // Compute -Z
7412             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7413               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7414             } else {
7415               NegVal = InsertNewInstBefore(
7416                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7417             }
7418
7419             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7420             Value *NewFalseOp = NegVal;
7421             if (AddOp != TI)
7422               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7423             Instruction *NewSel =
7424               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7425
7426             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7427             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7428           }
7429         }
7430       }
7431
7432   // See if we can fold the select into one of our operands.
7433   if (SI.getType()->isInteger()) {
7434     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7435     // transformation we are doing here.
7436     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7437       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7438           !isa<Constant>(FalseVal))
7439         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7440           unsigned OpToFold = 0;
7441           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7442             OpToFold = 1;
7443           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7444             OpToFold = 2;
7445           }
7446
7447           if (OpToFold) {
7448             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7449             Instruction *NewSel =
7450               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7451             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7452             NewSel->takeName(TVI);
7453             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7454               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7455             else {
7456               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7457             }
7458           }
7459         }
7460
7461     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7462       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7463           !isa<Constant>(TrueVal))
7464         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7465           unsigned OpToFold = 0;
7466           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7467             OpToFold = 1;
7468           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7469             OpToFold = 2;
7470           }
7471
7472           if (OpToFold) {
7473             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7474             Instruction *NewSel =
7475               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7476             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7477             NewSel->takeName(FVI);
7478             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7479               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7480             else
7481               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7482           }
7483         }
7484   }
7485
7486   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7487     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7488     SI.setOperand(1, FalseVal);
7489     SI.setOperand(2, TrueVal);
7490     return &SI;
7491   }
7492
7493   return 0;
7494 }
7495
7496 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7497 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7498 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7499 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7500 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7501                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7502   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7503     unsigned Align = GV->getAlignment();
7504     if (Align == 0 && TD) 
7505       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7506
7507     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7508     // of the global.
7509     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7510       GV->setAlignment(PrefAlign);
7511       Align = PrefAlign;
7512     }
7513     return Align;
7514   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7515     unsigned Align = AI->getAlignment();
7516     if (Align == 0 && TD) {
7517       if (isa<AllocaInst>(AI))
7518         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7519       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7520         // Malloc returns maximally aligned memory.
7521         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7522         Align =
7523           std::max(Align,
7524                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7525         Align =
7526           std::max(Align,
7527                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7528       }
7529     }
7530     
7531     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7532     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7533     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7534       AI->setAlignment(PrefAlign);
7535       Align = PrefAlign;
7536     }
7537     return Align;
7538   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7539              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7540               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7541     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7542                                       TD, PrefAlign);
7543   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7544     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7545     bool AllZeroOperands = true;
7546     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7547       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7548           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7549         AllZeroOperands = false;
7550         break;
7551       }
7552
7553     if (AllZeroOperands) {
7554       // Treat this like a bitcast.
7555       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7556     }
7557
7558     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7559     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7560
7561     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7562     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7563     // least as much as its type requires.
7564     if (!TD) return 0;
7565
7566     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7567     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7568     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7569     if (Align <= BaseAlignment) {
7570       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7571       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7572       Align = std::min(Align, (unsigned)
7573                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7574       return Align;
7575     }
7576     return 0;
7577   }
7578   return 0;
7579 }
7580
7581
7582 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7583 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7584 /// the heavy lifting.
7585 ///
7586 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7587   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7588   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7589   
7590   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7591   // visitCallSite.
7592   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7593     bool Changed = false;
7594
7595     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7596     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7597       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7598
7599       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7600         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7601           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7602           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7603           // alignment is sufficient.
7604         }
7605     }
7606
7607     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7608     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7609     // into a call to memcpy.
7610     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7611       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7612         if (GVSrc->isConstant()) {
7613           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7614           const char *Name;
7615           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7616               Type::Int32Ty)
7617             Name = "llvm.memcpy.i32";
7618           else
7619             Name = "llvm.memcpy.i64";
7620           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7621                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7622           CI.setOperand(0, MemCpy);
7623           Changed = true;
7624         }
7625     }
7626
7627     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7628     // set, update the alignment.
7629     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7630       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7631       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7632       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7633       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7634         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7635         Changed = true;
7636       }
7637     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7638       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7639       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7640         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7641         Changed = true;
7642       }
7643     }
7644           
7645     if (Changed) return II;
7646   } else {
7647     switch (II->getIntrinsicID()) {
7648     default: break;
7649     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7650     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7651     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7652     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7653     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7654       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7655       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7656       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7657         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7658                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7659         return new LoadInst(Ptr);
7660       }
7661       break;
7662     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7663     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7664       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7665       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7666         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7667         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7668                                       OpPtrTy, CI);
7669         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7670       }
7671       break;
7672     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7673     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7674     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7675     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7676       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7677       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7678         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7679         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7680                                       OpPtrTy, CI);
7681         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7682       }
7683       break;
7684       
7685     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7686       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7687       // we can simplify the input based on that, do so now.
7688       uint64_t UndefElts;
7689       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7690                                                 UndefElts)) {
7691         II->setOperand(1, V);
7692         return II;
7693       }
7694       break;
7695     }
7696       
7697     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7698       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7699       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7700         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7701         
7702         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7703         bool AllEltsOk = true;
7704         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7705           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7706               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7707             AllEltsOk = false;
7708             break;
7709           }
7710         }
7711         
7712         if (AllEltsOk) {
7713           // Cast the input vectors to byte vectors.
7714           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7715                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7716           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7717                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7718           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7719           
7720           // Only extract each element once.
7721           Value *ExtractedElts[32];
7722           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7723           
7724           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7725             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7726               continue;
7727             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7728             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7729             
7730             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7731               Instruction *Elt = 
7732                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7733               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7734               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7735             }
7736           
7737             // Insert this value into the result vector.
7738             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7739             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7740           }
7741           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7742         }
7743       }
7744       break;
7745
7746     case Intrinsic::stackrestore: {
7747       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7748       // happen when variable allocas are DCE'd.
7749       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7750         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7751           BasicBlock::iterator BI = SS;
7752           if (&*++BI == II)
7753             return EraseInstFromFunction(CI);
7754         }
7755       }
7756       
7757       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7758       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7759       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7760       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7761         BasicBlock::iterator BI = II;
7762         bool CannotRemove = false;
7763         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7764           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7765               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7766             CannotRemove = true;
7767             break;
7768           }
7769         }
7770         if (!CannotRemove)
7771           return EraseInstFromFunction(CI);
7772       }
7773       break;
7774     }
7775     }
7776   }
7777
7778   return visitCallSite(II);
7779 }
7780
7781 // InvokeInst simplification
7782 //
7783 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7784   return visitCallSite(&II);
7785 }
7786
7787 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7788 //
7789 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7790   bool Changed = false;
7791
7792   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7793   // to the arguments of the call/invoke.
7794   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7795
7796   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7797
7798   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7799     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7800       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7801       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7802       // be unreachable, as the call is undefined.
7803       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7804                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7805       if (!OldCall->use_empty())
7806         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7807       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7808         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7809       return 0;
7810     }
7811
7812   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7813     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7814     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7815     // that we can't modify the CFG here.
7816     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7817                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7818                   CS.getInstruction());
7819
7820     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7821       CS.getInstruction()->
7822         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7823
7824     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7825       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7826       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7827                      ConstantInt::getTrue(), II);
7828     }
7829     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7830   }
7831
7832   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7833   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7834   if (FTy->isVarArg()) {
7835     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7836     // the call.
7837     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7838            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7839       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7840         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7841         // area, we can eliminate the use of the cast.
7842         Value *Op = CI->getOperand(0);
7843         if (CI->isLosslessCast()) {
7844           *I = Op;
7845           Changed = true;
7846         }
7847       }
7848   }
7849
7850   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7851 }
7852
7853 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7854 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7855 //
7856 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7857   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7858   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7859   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7860       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7861     return false;
7862   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7863   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7864
7865   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7866   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7867   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7868   //
7869   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7870   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7871
7872   const FunctionType *ActualFT =
7873     cast<FunctionType>(cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType());
7874   
7875   // If the parameter attributes don't match up, don't do the xform.  We don't
7876   // want to lose an sret attribute or something.
7877   if (FT->getParamAttrs() != ActualFT->getParamAttrs())
7878     return false;
7879   
7880   // Check to see if we are changing the return type...
7881   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7882     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7883         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7884         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7885           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
7886       return false;   // Cannot transform this return value.
7887
7888     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7889     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7890     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7891     // the critical edge).  Bail out in this case.
7892     if (!Caller->use_empty())
7893       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7894         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7895              UI != E; ++UI)
7896           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7897             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7898                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7899               return false;
7900   }
7901
7902   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7903   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7904
7905   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7906   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7907     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7908     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7909     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
7910     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
7911     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
7912     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7913       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
7914       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
7915        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
7916       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
7917        && c->getValue().isStrictlyPositive());
7918     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7919
7920     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
7921     // lose information, e.g. int->short.
7922     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
7923     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
7924     // requires legality checks like this be done before calling it).
7925     if (ParamTy->isInteger()) {
7926       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7927         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7928           return false;
7929       }
7930       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
7931           !isa<PointerType>(ActTy))
7932         return false;
7933     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
7934       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7935         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7936           return false;
7937       }
7938       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
7939         return false;
7940     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
7941       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7942         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
7943           return false;
7944       }
7945       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
7946         return false;
7947     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
7948       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
7949         return false;
7950     } else {
7951       return false;
7952     }
7953   }
7954
7955   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
7956       Callee->isDeclaration())
7957     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
7958
7959   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
7960   // inserting cast instructions as necessary...
7961   std::vector<Value*> Args;
7962   Args.reserve(NumActualArgs);
7963
7964   AI = CS.arg_begin();
7965   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
7966     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7967     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
7968       Args.push_back(*AI);
7969     } else {
7970       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
7971           false, ParamTy, false);
7972       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
7973       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
7974     }
7975   }
7976
7977   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
7978   // now...
7979   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
7980     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
7981
7982   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
7983   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
7984     if (!FT->isVarArg()) {
7985       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
7986            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
7987     } else {
7988       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
7989       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
7990         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
7991         if (PTy != (*AI)->getType()) {
7992           // Must promote to pass through va_arg area!
7993           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
7994                                                                 PTy, false);
7995           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
7996           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
7997           Args.push_back(Cast);
7998         } else {
7999           Args.push_back(*AI);
8000         }
8001       }
8002     }
8003
8004   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8005     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8006
8007   Instruction *NC;
8008   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8009     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8010                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8011     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8012   } else {
8013     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8014                       Caller->getName(), Caller);
8015     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8016       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8017    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8018   }
8019
8020   // Insert a cast of the return type as necessary.
8021   Value *NV = NC;
8022   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8023     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8024       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8025       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8026                                                             CallerTy, false);
8027       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8028
8029       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8030       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8031       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8032         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8033         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8034         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8035       } else {
8036         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8037         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8038       }
8039       AddUsersToWorkList(*Caller);
8040     } else {
8041       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8042     }
8043   }
8044
8045   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8046     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8047   Caller->eraseFromParent();
8048   RemoveFromWorkList(Caller);
8049   return true;
8050 }
8051
8052 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8053 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8054 /// and a single binop.
8055 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8056   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8057   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8058          isa<CmpInst>(FirstInst));
8059   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8060   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8061   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8062     
8063   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8064   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8065   
8066   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8067   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8068   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8069     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8070     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8071         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8072         // types or GEP's with different index types.
8073         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8074         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8075       return 0;
8076
8077     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8078     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8079       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8080           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8081         return 0;
8082     
8083     // Keep track of which operand needs a phi node.
8084     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8085     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8086   }
8087   
8088   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8089
8090   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8091   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8092   // hide them behind a phi.
8093   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8094     return 0;
8095   
8096   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8097   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8098   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8099   if (LHSVal == 0) {
8100     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8101     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8102     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8103     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8104     LHSVal = NewLHS;
8105   }
8106   
8107   if (RHSVal == 0) {
8108     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8109     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8110     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8111     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8112     RHSVal = NewRHS;
8113   }
8114   
8115   // Add all operands to the new PHIs.
8116   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8117     if (NewLHS) {
8118       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8119       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8120     }
8121     if (NewRHS) {
8122       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8123       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8124     }
8125   }
8126     
8127   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8128     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8129   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8130     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8131                            RHSVal);
8132   else {
8133     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8134     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8135   }
8136 }
8137
8138 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8139 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8140 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8141 /// block it is in.
8142 ///
8143 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8144 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8145 /// to a register.
8146 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8147   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8148   
8149   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8150     if (BBI->mayWriteToMemory())
8151       return false;
8152   
8153   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8154   // profitable to do this xform.
8155   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8156     bool isAddressTaken = false;
8157     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8158          UI != E; ++UI) {
8159       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8160       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8161         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8162         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8163       }
8164       isAddressTaken = true;
8165       break;
8166     }
8167     
8168     if (!isAddressTaken)
8169       return false;
8170   }
8171   
8172   return true;
8173 }
8174
8175
8176 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8177 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8178 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8179 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8180   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8181
8182   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8183   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8184   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8185   // code size and simplifying code.
8186   Constant *ConstantOp = 0;
8187   const Type *CastSrcTy = 0;
8188   bool isVolatile = false;
8189   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8190     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8191   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8192     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8193     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8194     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8195     if (ConstantOp == 0)
8196       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8197   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8198     isVolatile = LI->isVolatile();
8199     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8200     // load and the PHI.
8201     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8202         !isSafeToSinkLoad(LI))
8203       return 0;
8204   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8205     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8206       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8207     // Can't handle general GEPs yet.
8208     return 0;
8209   } else {
8210     return 0;  // Cannot fold this operation.
8211   }
8212
8213   // Check to see if all arguments are the same operation.
8214   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8215     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8216     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8217     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8218       return 0;
8219     if (CastSrcTy) {
8220       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8221         return 0;  // Cast operation must match.
8222     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8223       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8224       // the load and the PHI.
8225       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8226           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8227           !isSafeToSinkLoad(LI))
8228         return 0;
8229     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8230       return 0;
8231     }
8232   }
8233
8234   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8235   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8236   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8237                                PN.getName()+".in");
8238   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8239
8240   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8241   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8242
8243   // Add all operands to the new PHI.
8244   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8245     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8246     if (NewInVal != InVal)
8247       InVal = 0;
8248     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8249   }
8250
8251   Value *PhiVal;
8252   if (InVal) {
8253     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8254     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8255     PhiVal = InVal;
8256     delete NewPN;
8257   } else {
8258     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8259     PhiVal = NewPN;
8260   }
8261
8262   // Insert and return the new operation.
8263   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8264     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8265   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8266     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8267   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8268     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8269   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8270     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8271                            PhiVal, ConstantOp);
8272   else
8273     assert(0 && "Unknown operation");
8274   return 0;
8275 }
8276
8277 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8278 /// that is dead.
8279 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8280                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8281   if (PN->use_empty()) return true;
8282   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8283
8284   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8285   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8286     return true;
8287   
8288   // Don't scan crazily complex things.
8289   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8290     return false;
8291
8292   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8293     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8294
8295   return false;
8296 }
8297
8298 // PHINode simplification
8299 //
8300 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8301   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8302   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8303   
8304   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8305     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8306
8307   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8308   // reducing code size.
8309   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8310       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8311     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8312       return Result;
8313
8314   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8315   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8316   // PHI)... break the cycle.
8317   if (PN.hasOneUse()) {
8318     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8319     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8320       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8321       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8322       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8323         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8324     }
8325    
8326     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8327     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8328     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8329     // common case here is good because the only other things that catch this
8330     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8331     // late.
8332     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8333         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8334         PHIUser->use_back() == &PN) {
8335       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8336     }
8337   }
8338
8339   return 0;
8340 }
8341
8342 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8343                                    Instruction *InsertPoint,
8344                                    InstCombiner *IC) {
8345   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8346   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8347   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8348   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8349   // used for address computation.
8350   Instruction::CastOps opcode = 
8351      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8352       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8353   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8354 }
8355
8356
8357 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8358   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8359   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8360   // If so, eliminate the noop.
8361   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8362     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8363
8364   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8365     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8366
8367   bool HasZeroPointerIndex = false;
8368   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8369     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8370
8371   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8372     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8373
8374   // Eliminate unneeded casts for indices.
8375   bool MadeChange = false;
8376   
8377   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8378   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8379     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8380       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8381         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8382             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8383           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8384           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8385           // is a 32-bit pointer target.
8386           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8387             MadeChange = true;
8388             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8389           }
8390         }
8391       }
8392       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8393       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8394       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8395       // obvious.
8396       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8397       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
8398         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8399           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8400           MadeChange = true;
8401         } else {
8402           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8403                                 GEP);
8404           GEP.setOperand(i, Op);
8405           MadeChange = true;
8406         }
8407     }
8408   }
8409   if (MadeChange) return &GEP;
8410
8411   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8412   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8413   // real input to the dest type.
8414   if (GEP.hasAllZeroIndices() && isa<BitCastInst>(GEP.getOperand(0)))
8415     return new BitCastInst(cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))->getOperand(0),
8416                            GEP.getType());
8417     
8418   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8419   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8420   // getelementptr instructions into a single instruction.
8421   //
8422   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8423   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8424     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8425
8426   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8427     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8428     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8429     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8430     //
8431     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8432         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8433       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8434
8435     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8436
8437     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8438     bool EndsWithSequential = false;
8439     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8440            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8441       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8442
8443     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8444     if (EndsWithSequential) {
8445       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8446       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8447       //
8448       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8449       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8450         Sum = GO1;
8451       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8452         Sum = SO1;
8453       } else {
8454         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8455         // target's pointer size.
8456         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8457           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8458             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8459           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8460             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8461           } else {
8462             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8463             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8464               // Convert GO1 to SO1's type.
8465               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8466
8467             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8468               // Convert SO1 to GO1's type.
8469               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8470             } else {
8471               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8472               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8473               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8474             }
8475           }
8476         }
8477         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8478           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8479         else {
8480           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8481           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8482         }
8483       }
8484
8485       // Recycle the GEP we already have if possible.
8486       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8487         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8488         GEP.setOperand(1, Sum);
8489         return &GEP;
8490       } else {
8491         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8492                        SrcGEPOperands.end()-1);
8493         Indices.push_back(Sum);
8494         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8495       }
8496     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8497                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8498                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8499       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8500       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8501                      SrcGEPOperands.end());
8502       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8503     }
8504
8505     if (!Indices.empty())
8506       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8507                                    Indices.end(), GEP.getName());
8508
8509   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8510     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8511     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8512
8513     // Scan for nonconstants...
8514     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8515     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8516     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8517       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8518
8519     if (I == E) {  // If they are all constants...
8520       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8521                                                     &Indices[0],Indices.size());
8522
8523       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8524       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8525     }
8526   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8527     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8528       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8529     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8530       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8531       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8532       //
8533       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8534       //
8535       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8536       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8537       if (const ArrayType *XATy =
8538           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8539         if (const ArrayType *CATy =
8540             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8541           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8542             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8543             // to an array of the same type as the destination pointer
8544             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8545             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8546             GEP.setOperand(0, X);
8547             return &GEP;
8548           }
8549     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8550       // Transform things like:
8551       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8552       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8553       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8554       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8555       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8556           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8557           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8558         Value *Idx[2];
8559         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8560         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8561         Value *V = InsertNewInstBefore(
8562                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8563         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8564         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8565       }
8566       
8567       // Transform things like:
8568       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8569       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8570       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8571       
8572       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8573           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8574         uint64_t ArrayEltSize =
8575             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8576         
8577         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8578         // allow either a mul, shift, or constant here.
8579         Value *NewIdx = 0;
8580         ConstantInt *Scale = 0;
8581         if (ArrayEltSize == 1) {
8582           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8583           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8584         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8585           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8586           Scale = CI;
8587         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8588           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8589               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8590             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8591             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8592             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8593             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8594           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8595                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8596             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8597             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8598           }
8599         }
8600
8601         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8602         // out, perform the transformation.
8603         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8604           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8605             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8606                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8607           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8608             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8609                                                        true /*SExt*/);
8610             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8611             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8612           }
8613
8614           // Insert the new GEP instruction.
8615           Value *Idx[2];
8616           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8617           Idx[1] = NewIdx;
8618           Instruction *NewGEP =
8619             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8620           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8621           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8622           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8623         }
8624       }
8625     }
8626   }
8627
8628   return 0;
8629 }
8630
8631 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8632   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8633   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8634     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8635       const Type *NewTy = 
8636         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8637       AllocationInst *New = 0;
8638
8639       // Create and insert the replacement instruction...
8640       if (isa<MallocInst>(AI))
8641         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8642       else {
8643         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8644         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8645       }
8646
8647       InsertNewInstBefore(New, AI);
8648
8649       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8650       // allocas if possible...
8651       //
8652       BasicBlock::iterator It = New;
8653       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8654
8655       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8656       // insert our getelementptr instruction...
8657       //
8658       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8659       Value *Idx[2];
8660       Idx[0] = NullIdx;
8661       Idx[1] = NullIdx;
8662       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
8663                                        New->getName()+".sub", It);
8664
8665       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8666       // allocation.
8667       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8668     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8669       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8670     }
8671
8672   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8673   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8674   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8675   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8676       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8677     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8678
8679   return 0;
8680 }
8681
8682 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8683   Value *Op = FI.getOperand(0);
8684
8685   // free undef -> unreachable.
8686   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8687     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8688     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8689                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8690     return EraseInstFromFunction(FI);
8691   }
8692   
8693   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8694   // when lots of inlining happens.
8695   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8696     return EraseInstFromFunction(FI);
8697   
8698   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8699   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
8700     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8701     return &FI;
8702   }
8703   
8704   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
8705   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
8706     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
8707       AddToWorkList(GEPI);
8708       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
8709       return &FI;
8710     }
8711   }
8712   
8713   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
8714   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
8715     if (MI->hasOneUse()) {
8716       EraseInstFromFunction(FI);
8717       return EraseInstFromFunction(*MI);
8718     }
8719
8720   return 0;
8721 }
8722
8723
8724 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8725 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8726   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8727   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8728
8729   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8730   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8731     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8732
8733     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8734          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8735       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8736       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8737       // constants.
8738       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8739         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8740           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8741             Value *Idxs[2];
8742             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8743             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8744             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8745             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8746           }
8747
8748       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8749             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8750           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8751           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8752           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8753           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8754                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8755
8756         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8757         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8758         // the result of the loaded value.
8759         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8760                                                              CI->getName(),
8761                                                          LI.isVolatile()),LI);
8762         // Now cast the result of the load.
8763         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8764       }
8765     }
8766   }
8767   return 0;
8768 }
8769
8770 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8771 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8772 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8773 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8774 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8775   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8776   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8777
8778   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8779   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8780   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8781   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8782   // the load entirely).
8783   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8784
8785   while (BBI != E) {
8786     --BBI;
8787
8788     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8789       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8790     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8791       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8792
8793   }
8794   return false;
8795 }
8796
8797 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
8798 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
8799 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
8800 /// input, because we ignore GEP indices.
8801 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
8802   while (1) {
8803     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
8804       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
8805           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
8806         Ptr = CE->getOperand(0);
8807       else
8808         return Ptr;
8809     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
8810       Ptr = BCI->getOperand(0);
8811     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
8812       Ptr = GEP->getOperand(0);
8813     } else {
8814       return Ptr;
8815     }
8816   }
8817 }
8818
8819 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8820   Value *Op = LI.getOperand(0);
8821
8822   // Attempt to improve the alignment.
8823   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
8824   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
8825     LI.setAlignment(KnownAlign);
8826
8827   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
8828   if (isa<CastInst>(Op))
8829     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8830       return Res;
8831
8832   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8833   if (LI.isVolatile()) return 0;
8834   
8835   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
8836     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
8837     // If the instruction immediately before this is a store to the same
8838     // address, do a simple form of store->load forwarding.
8839     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8840       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
8841         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
8842     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
8843       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
8844         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
8845   }
8846
8847   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
8848     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
8849       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8850       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8851       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8852       // CFG.
8853       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8854                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8855       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8856     }
8857
8858   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8859     // load null/undef -> undef
8860     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
8861       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
8862       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
8863       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
8864       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8865                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8866       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8867     }
8868
8869     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
8870     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
8871       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8872         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
8873
8874     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
8875     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
8876       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
8877         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
8878           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8879             if (Constant *V = 
8880                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
8881               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
8882         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
8883           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8884           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8885           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8886           // CFG.
8887           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8888                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8889           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8890         }
8891
8892       } else if (CE->isCast()) {
8893         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8894           return Res;
8895       }
8896   }
8897     
8898   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
8899   // is all undef or zero, we know what it loads.
8900   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
8901     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
8902       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
8903         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
8904       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
8905         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8906     }
8907   }
8908
8909   if (Op->hasOneUse()) {
8910     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
8911     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
8912     // exposes redundancy in the code.
8913     //
8914     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
8915     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
8916     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
8917     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
8918     // unconditionally.
8919     //
8920     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
8921       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
8922       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
8923           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
8924         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
8925                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
8926         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
8927                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
8928         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
8929       }
8930
8931       // load (select (cond, null, P)) -> load P
8932       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
8933         if (C->isNullValue()) {
8934           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
8935           return &LI;
8936         }
8937
8938       // load (select (cond, P, null)) -> load P
8939       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
8940         if (C->isNullValue()) {
8941           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
8942           return &LI;
8943         }
8944     }
8945   }
8946   return 0;
8947 }
8948
8949 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
8950 /// when possible.
8951 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
8952   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
8953   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8954
8955   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8956   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8957     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8958
8959     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
8960       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8961       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8962       // constants.
8963       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8964         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8965           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8966             Value* Idxs[2];
8967             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8968             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8969             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8970             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8971           }
8972
8973       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
8974           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8975                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8976
8977         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8978         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
8979         // the store, cast the value to be stored.
8980         Value *NewCast;
8981         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
8982         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
8983         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
8984         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
8985         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
8986           if (CastSrcTy->isInteger())
8987             opcode = Instruction::IntToPtr;
8988         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
8989           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
8990             opcode = Instruction::PtrToInt;
8991         }
8992         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
8993           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
8994         else
8995           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
8996             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
8997             SI);
8998         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
8999       }
9000     }
9001   }
9002   return 0;
9003 }
9004
9005 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9006   Value *Val = SI.getOperand(0);
9007   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9008
9009   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9010     EraseInstFromFunction(SI);
9011     ++NumCombined;
9012     return 0;
9013   }
9014   
9015   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9016   // alloca dead.
9017   if (Ptr->hasOneUse()) {
9018     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9019       EraseInstFromFunction(SI);
9020       ++NumCombined;
9021       return 0;
9022     }
9023     
9024     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9025       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9026           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9027         EraseInstFromFunction(SI);
9028         ++NumCombined;
9029         return 0;
9030       }
9031   }
9032
9033   // Attempt to improve the alignment.
9034   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9035   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9036     SI.setAlignment(KnownAlign);
9037
9038   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9039   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9040   // situation often occurs with bitfield accesses.
9041   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9042   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9043        --ScanInsts) {
9044     --BBI;
9045     
9046     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9047       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9048       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9049         ++NumDeadStore;
9050         ++BBI;
9051         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9052         continue;
9053       }
9054       break;
9055     }
9056     
9057     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9058     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9059     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9060     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9061       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr) {
9062         EraseInstFromFunction(SI);
9063         ++NumCombined;
9064         return 0;
9065       }
9066       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9067       // may not be dead.
9068       break;
9069     }
9070     
9071     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9072     if (BBI->mayWriteToMemory())
9073       break;
9074   }
9075   
9076   
9077   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9078
9079   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9080   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9081     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9082       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9083       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9084         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9085       ++NumCombined;
9086     }
9087     return 0;  // Do not modify these!
9088   }
9089
9090   // store undef, Ptr -> noop
9091   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9092     EraseInstFromFunction(SI);
9093     ++NumCombined;
9094     return 0;
9095   }
9096
9097   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9098   // source instead.
9099   if (isa<CastInst>(Ptr))
9100     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9101       return Res;
9102   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9103     if (CE->isCast())
9104       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9105         return Res;
9106
9107   
9108   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9109   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9110   BBI = &SI; ++BBI;
9111   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9112     if (BI->isUnconditional())
9113       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9114         return 0;  // xform done!
9115   
9116   return 0;
9117 }
9118
9119 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9120 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9121 /// into a phi node with a store in the successor.
9122 ///
9123 /// Simplify things like:
9124 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9125 /// into a phi node with a store in the successor.
9126 ///
9127 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9128   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9129   
9130   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9131   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9132   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9133   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9134   
9135   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9136   // the other predecessor.
9137   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9138   BasicBlock *OtherBB = 0;
9139   if (*PI != StoreBB)
9140     OtherBB = *PI;
9141   ++PI;
9142   if (PI == pred_end(DestBB))
9143     return false;
9144   
9145   if (*PI != StoreBB) {
9146     if (OtherBB)
9147       return false;
9148     OtherBB = *PI;
9149   }
9150   if (++PI != pred_end(DestBB))
9151     return false;
9152   
9153   
9154   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9155   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9156   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9157   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9158     return false;
9159   
9160   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9161   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9162   StoreInst *OtherStore = 0;
9163   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9164     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9165     --BBI;
9166     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9167     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9168       return false;
9169   } else {
9170     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9171     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9172     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9173         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9174       return false;
9175     
9176     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9177     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9178     // lives in OtherBB.
9179     for (;; --BBI) {
9180       // Check to see if we find the matching store.
9181       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9182         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9183           return false;
9184         break;
9185       }
9186       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9187       // out of instructions, we can't do the xform.
9188       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9189           BBI == OtherBB->begin())
9190         return false;
9191     }
9192     
9193     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9194     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9195     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9196       // FIXME: This should really be AA driven.
9197       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9198         return false;
9199     }
9200   }
9201   
9202   // Insert a PHI node now if we need it.
9203   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9204   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9205     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9206     PN->reserveOperandSpace(2);
9207     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9208     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9209     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9210   }
9211   
9212   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9213   // insert it.
9214   BBI = DestBB->begin();
9215   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9216   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9217                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9218   
9219   // Nuke the old stores.
9220   EraseInstFromFunction(SI);
9221   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9222   ++NumCombined;
9223   return true;
9224 }
9225
9226
9227 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9228   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9229   Value *X = 0;
9230   BasicBlock *TrueDest;
9231   BasicBlock *FalseDest;
9232   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9233       !isa<Constant>(X)) {
9234     // Swap Destinations and condition...
9235     BI.setCondition(X);
9236     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9237     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9238     return &BI;
9239   }
9240
9241   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9242   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9243   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9244                              TrueDest, FalseDest)))
9245     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9246          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9247       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9248       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9249       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9250       NewSCC->takeName(I);
9251       // Swap Destinations and condition...
9252       BI.setCondition(NewSCC);
9253       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9254       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9255       RemoveFromWorkList(I);
9256       I->eraseFromParent();
9257       AddToWorkList(NewSCC);
9258       return &BI;
9259     }
9260
9261   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9262   ICmpInst::Predicate IPred;
9263   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9264                       TrueDest, FalseDest)))
9265     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9266          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9267          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9268       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9269       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9270       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9271       NewSCC->takeName(I);
9272       // Swap Destinations and condition...
9273       BI.setCondition(NewSCC);
9274       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9275       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9276       RemoveFromWorkList(I);
9277       I->eraseFromParent();;
9278       AddToWorkList(NewSCC);
9279       return &BI;
9280     }
9281
9282   return 0;
9283 }
9284
9285 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9286   Value *Cond = SI.getCondition();
9287   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9288     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9289       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9290         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9291         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9292           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9293                                                 AddRHS));
9294         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9295         AddToWorkList(I);
9296         return &SI;
9297       }
9298   }
9299   return 0;
9300 }
9301
9302 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9303 /// is to leave as a vector operation.
9304 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9305   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9306     return true;
9307   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9308     if (isConstant) return true;
9309     // If all elts are the same, we can extract.
9310     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9311     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9312       if (C->getOperand(i) != Op0)
9313         return false;
9314     return true;
9315   }
9316   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9317   if (!I) return false;
9318   
9319   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9320   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9321   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9322       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9323     return true;
9324   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9325     return true;
9326   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9327     if (BO->hasOneUse() &&
9328         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9329          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9330       return true;
9331   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9332     if (CI->hasOneUse() &&
9333         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9334          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9335       return true;
9336   
9337   return false;
9338 }
9339
9340 /// Read and decode a shufflevector mask.
9341 ///
9342 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9343 /// elements in the input.
9344 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9345   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9346   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9347     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9348   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9349     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9350
9351   std::vector<unsigned> Result;
9352   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9353   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9354     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9355       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9356     else
9357       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9358   return Result;
9359 }
9360
9361 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9362 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9363 /// extracted from the vector.
9364 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9365   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9366   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9367   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9368   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9369     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9370   
9371   if (isa<UndefValue>(V))
9372     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9373   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9374     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9375   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9376     return CP->getOperand(EltNo);
9377   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9378     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9379     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9380       return 0;
9381     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9382     
9383     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9384     // inserted value.
9385     if (EltNo == IIElt) 
9386       return III->getOperand(1);
9387     
9388     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9389     // vector input.
9390     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9391   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9392     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9393     if (InEl < Width)
9394       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9395     else if (InEl < Width*2)
9396       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9397     else
9398       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9399   }
9400   
9401   // Otherwise, we don't know.
9402   return 0;
9403 }
9404
9405 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9406
9407   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9408   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9409     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9410
9411   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9412   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9413     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9414   
9415   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9416     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9417     // with that operand
9418     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9419     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9420       if (C->getOperand(i) != op0) {
9421         op0 = 0; 
9422         break;
9423       }
9424     if (op0)
9425       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9426   }
9427   
9428   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9429   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9430   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9431     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9432     unsigned VectorWidth = 
9433       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9434       
9435     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9436     // crashing the code below.
9437     if (IndexVal >= VectorWidth)
9438       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9439     
9440     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9441     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9442     // property.
9443     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9444       uint64_t UndefElts;
9445       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9446                                                 1 << IndexVal,
9447                                                 UndefElts)) {
9448         EI.setOperand(0, V);
9449         return &EI;
9450       }
9451     }
9452     
9453     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9454       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9455     
9456     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9457     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9458     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9459     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9460       if (const VectorType *VT = 
9461               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9462         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9463           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9464             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9465     }
9466   }
9467   
9468   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9469     if (I->hasOneUse()) {
9470       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9471       // profitable to do so
9472       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9473         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9474         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9475           ExtractElementInst *newEI0 = 
9476             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9477                                    EI.getName()+".lhs");
9478           ExtractElementInst *newEI1 =
9479             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9480                                    EI.getName()+".rhs");
9481           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9482           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9483           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9484         }
9485       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9486         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9487                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9488         GetElementPtrInst *GEP = 
9489           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9490         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9491         return new LoadInst(GEP);
9492       }
9493     }
9494     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9495       // Extracting the inserted element?
9496       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9497         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9498       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9499       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9500       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9501           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9502         AddUsesToWorkList(EI);
9503         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9504         return &EI;
9505       }
9506     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9507       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9508       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9509       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9510         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9511         Value *Src;
9512         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9513           Src = SVI->getOperand(0);
9514         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9515           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9516           Src = SVI->getOperand(1);
9517         } else {
9518           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9519         }
9520         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9521       }
9522     }
9523   }
9524   return 0;
9525 }
9526
9527 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9528 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9529 /// Otherwise, return false.
9530 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9531                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9532   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9533          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9534   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9535
9536   if (isa<UndefValue>(V)) {
9537     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9538     return true;
9539   } else if (V == LHS) {
9540     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9541       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9542     return true;
9543   } else if (V == RHS) {
9544     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9545       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9546     return true;
9547   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9548     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9549     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9550     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9551     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9552     
9553     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9554       return false;
9555     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9556     
9557     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9558       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9559       // transitively ok.
9560       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9561         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9562         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9563         return true;
9564       }      
9565     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9566       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9567           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9568         unsigned ExtractedIdx =
9569           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9570         
9571         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9572         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9573           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9574           // transitively ok.
9575           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9576             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9577             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9578               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9579                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9580             } else {
9581               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9582               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9583                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9584               
9585             }
9586             return true;
9587           }
9588         }
9589       }
9590     }
9591   }
9592   // TODO: Handle shufflevector here!
9593   
9594   return false;
9595 }
9596
9597 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9598 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9599 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9600 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9601                                      Value *&RHS) {
9602   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9603          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9604          "Invalid shuffle!");
9605   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9606
9607   if (isa<UndefValue>(V)) {
9608     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9609     return V;
9610   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9611     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9612     return V;
9613   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9614     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9615     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9616     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9617     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9618     
9619     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9620       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9621           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9622         unsigned ExtractedIdx =
9623           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9624         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9625         
9626         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9627         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9628         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9629           RHS = EI->getOperand(0);
9630           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9631           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9632             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9633           return V;
9634         }
9635         
9636         if (VecOp == RHS) {
9637           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9638           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9639           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9640             if (i != InsertedIdx)
9641               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9642           }
9643           return V;
9644         }
9645         
9646         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9647         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9648         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9649           return EI->getOperand(0);
9650         
9651       }
9652     }
9653   }
9654   // TODO: Handle shufflevector here!
9655   
9656   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9657   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9658     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9659   return V;
9660 }
9661
9662 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9663   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9664   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9665   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9666   
9667   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
9668   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
9669     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9670   
9671   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9672   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9673   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9674     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9675         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9676       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9677       unsigned ExtractedIdx =
9678         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9679       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9680       
9681       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9682         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9683       
9684       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9685         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9686       
9687       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9688       // back into the same place, just use the input vector.
9689       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9690         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9691       
9692       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9693       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9694       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9695       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9696       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9697         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9698         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9699         // Build a new shuffle mask.
9700         std::vector<Constant*> Mask;
9701         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9702           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9703         else {
9704           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9705           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9706                                                        NumVectorElts));
9707         } 
9708         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9709         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9710                                      ConstantVector::get(Mask));
9711       }
9712       
9713       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9714       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9715       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9716         std::vector<Constant*> Mask;
9717         Value *RHS = 0;
9718         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9719         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9720         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9721         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9722       }
9723     }
9724   }
9725
9726   return 0;
9727 }
9728
9729
9730 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9731   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9732   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9733   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9734
9735   bool MadeChange = false;
9736   
9737   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9738   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9739     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9740   
9741   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9742   // the undef, change them to undefs.
9743   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9744     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9745     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9746     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9747       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9748         Mask[i] = 2*e;
9749         MadeChange = true;
9750       }
9751     }
9752     
9753     if (MadeChange) {
9754       // Remap any references to RHS to use LHS.
9755       std::vector<Constant*> Elts;
9756       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9757         if (Mask[i] == 2*e)
9758           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9759         else
9760           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9761       }
9762       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9763     }
9764   }
9765   
9766   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9767   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9768   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9769     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9770       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9771       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9772     }
9773     
9774     // Remap any references to RHS to use LHS.
9775     std::vector<Constant*> Elts;
9776     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9777       if (Mask[i] >= 2*e)
9778         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9779       else {
9780         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9781             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
9782           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9783         else
9784           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
9785         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9786       }
9787     }
9788     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9789     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9790     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9791     LHS = SVI.getOperand(0);
9792     RHS = SVI.getOperand(1);
9793     MadeChange = true;
9794   }
9795   
9796   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9797   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9798     
9799   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9800     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9801     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9802     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9803       
9804     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9805     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9806   }
9807
9808   // Eliminate identity shuffles.
9809   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9810   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9811   
9812   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9813   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9814   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9815   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9816   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9817   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9818   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9819   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9820   // (splat(splat)) -> splat.
9821   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9822     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9823       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9824
9825       std::vector<unsigned> NewMask;
9826       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9827         if (Mask[i] >= 2*e)
9828           NewMask.push_back(2*e);
9829         else
9830           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9831       
9832       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9833       // the replacement.
9834       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9835         std::vector<Constant*> Elts;
9836         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9837           if (NewMask[i] >= e*2) {
9838             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9839           } else {
9840             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9841           }
9842         }
9843         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9844                                      LHSSVI->getOperand(1),
9845                                      ConstantVector::get(Elts));
9846       }
9847     }
9848   }
9849
9850   return MadeChange ? &SVI : 0;
9851 }
9852
9853
9854
9855
9856 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9857 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9858 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9859 /// end of its block.
9860 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
9861   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
9862
9863   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
9864   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
9865
9866   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
9867   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
9868         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
9869     return false;
9870
9871   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
9872   // the end of block that could change the value.
9873   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9874     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
9875          Scan != E; ++Scan)
9876       if (Scan->mayWriteToMemory())
9877         return false;
9878   }
9879
9880   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
9881   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
9882
9883   I->moveBefore(InsertPos);
9884   ++NumSunkInst;
9885   return true;
9886 }
9887
9888
9889 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
9890 /// all reachable code to the worklist.
9891 ///
9892 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
9893 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
9894 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
9895 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
9896 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
9897 ///
9898 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
9899                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
9900                                        InstCombiner &IC,
9901                                        const TargetData *TD) {
9902   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
9903   Worklist.push_back(BB);
9904
9905   while (!Worklist.empty()) {
9906     BB = Worklist.back();
9907     Worklist.pop_back();
9908     
9909     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
9910     if (!Visited.insert(BB)) continue;
9911     
9912     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
9913       Instruction *Inst = BBI++;
9914       
9915       // DCE instruction if trivially dead.
9916       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
9917         ++NumDeadInst;
9918         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
9919         Inst->eraseFromParent();
9920         continue;
9921       }
9922       
9923       // ConstantProp instruction if trivially constant.
9924       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
9925         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
9926         Inst->replaceAllUsesWith(C);
9927         ++NumConstProp;
9928         Inst->eraseFromParent();
9929         continue;
9930       }
9931      
9932       IC.AddToWorkList(Inst);
9933     }
9934
9935     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
9936     // constant, only visit the reachable successor.
9937     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
9938     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
9939       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
9940         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
9941         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
9942         continue;
9943       }
9944     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
9945       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
9946         // See if this is an explicit destination.
9947         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9948           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
9949             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
9950             continue;
9951           }
9952         
9953         // Otherwise it is the default destination.
9954         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
9955         continue;
9956       }
9957     }
9958     
9959     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9960       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
9961   }
9962 }
9963
9964 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
9965   bool Changed = false;
9966   TD = &getAnalysis<TargetData>();
9967   
9968   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
9969              << F.getNameStr() << "\n");
9970
9971   {
9972     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
9973     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
9974     // track of which blocks we visit.
9975     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
9976     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
9977
9978     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
9979     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
9980     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
9981     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
9982       if (!Visited.count(BB)) {
9983         Instruction *Term = BB->getTerminator();
9984         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
9985           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
9986
9987           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9988           ++NumDeadInst;
9989
9990           if (!I->use_empty())
9991             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
9992           I->eraseFromParent();
9993         }
9994       }
9995   }
9996
9997   while (!Worklist.empty()) {
9998     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
9999     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10000
10001     // Check to see if we can DCE the instruction.
10002     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10003       // Add operands to the worklist.
10004       if (I->getNumOperands() < 4)
10005         AddUsesToWorkList(*I);
10006       ++NumDeadInst;
10007
10008       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10009
10010       I->eraseFromParent();
10011       RemoveFromWorkList(I);
10012       continue;
10013     }
10014
10015     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10016     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10017       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10018
10019       // Add operands to the worklist.
10020       AddUsesToWorkList(*I);
10021       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10022
10023       ++NumConstProp;
10024       I->eraseFromParent();
10025       RemoveFromWorkList(I);
10026       continue;
10027     }
10028
10029     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10030     if (I->hasOneUse()) {
10031       BasicBlock *BB = I->getParent();
10032       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10033       if (UserParent != BB) {
10034         bool UserIsSuccessor = false;
10035         // See if the user is one of our successors.
10036         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10037           if (*SI == UserParent) {
10038             UserIsSuccessor = true;
10039             break;
10040           }
10041
10042         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10043         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10044         // otherwise), we can keep going.
10045         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10046             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10047           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10048           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10049       }
10050     }
10051
10052     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10053 #ifndef NDEBUG
10054     std::string OrigI;
10055 #endif
10056     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10057     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10058       ++NumCombined;
10059       // Should we replace the old instruction with a new one?
10060       if (Result != I) {
10061         DOUT << "IC: Old = " << *I
10062              << "    New = " << *Result;
10063
10064         // Everything uses the new instruction now.
10065         I->replaceAllUsesWith(Result);
10066
10067         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10068         AddToWorkList(Result);
10069         AddUsersToWorkList(*Result);
10070
10071         // Move the name to the new instruction first.
10072         Result->takeName(I);
10073
10074         // Insert the new instruction into the basic block...
10075         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10076         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10077
10078         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10079           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10080             ++InsertPos;
10081
10082         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10083
10084         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10085         // use counts.
10086         AddUsesToWorkList(*I);
10087
10088         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10089         // we do not process an instruction that has been deleted.
10090         RemoveFromWorkList(I);
10091
10092         // Erase the old instruction.
10093         InstParent->getInstList().erase(I);
10094       } else {
10095 #ifndef NDEBUG
10096         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10097              << "    New = " << *I;
10098 #endif
10099
10100         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10101         // if so, remove it.
10102         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10103           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10104           // use counts.
10105           AddUsesToWorkList(*I);
10106
10107           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10108           // occurrences of this instruction.
10109           RemoveFromWorkList(I);
10110           I->eraseFromParent();
10111         } else {
10112           AddToWorkList(I);
10113           AddUsersToWorkList(*I);
10114         }
10115       }
10116       Changed = true;
10117     }
10118   }
10119
10120   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10121     
10122   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10123   WorklistMap.clear();
10124   return Changed;
10125 }
10126
10127
10128 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10129   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10130   
10131   bool EverMadeChange = false;
10132
10133   // Iterate while there is work to do.
10134   unsigned Iteration = 0;
10135   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10136     EverMadeChange = true;
10137   return EverMadeChange;
10138 }
10139
10140 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10141   return new InstCombiner();
10142 }
10143