41485b203ecdacd398b672fee9072e083c55c7da
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267
268     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
269     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
270     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
271     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
272     // modified.
273     //
274     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
275       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
276       if (&I != V) {
277         I.replaceAllUsesWith(V);
278         return &I;
279       } else {
280         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
281         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
282         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
283         return &I;
284       }
285     }
286
287     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
288     // found to be replacable with another preexisting expression or was
289     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
290     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
291     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
292     //
293     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
294       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (Old != New)
296         Old->replaceAllUsesWith(New);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
298         AddToWorkList(I);
299       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
300         AddToWorkList(I);
301       return true;
302     }
303     
304     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
305     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
306     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
307     // this function.
308     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
309       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
310       AddUsesToWorkList(I);
311       RemoveFromWorkList(&I);
312       I.eraseFromParent();
313       return 0;  // Don't do anything with FI
314     }
315
316   private:
317     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
318     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
319     /// casts that are known to not do anything...
320     ///
321     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
322                                    Value *V, const Type *DestTy,
323                                    Instruction *InsertBefore);
324
325     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
326     /// commutative operators.
327     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
328
329     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
330     /// most-complex to least-complex order.
331     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
332
333     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
334     /// on the demanded bits.
335     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
336                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
337                               unsigned Depth = 0);
338
339     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
340                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
341       
342     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
343     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
344     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
345     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
346
347     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
348     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
349     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
350     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
351     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
352     
353     
354     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
355                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
356     
357     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
358                               bool isSub, Instruction &I);
359     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
360                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
361     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
362     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
363     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
364
365     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
366   };
367
368   char InstCombiner::ID = 0;
369   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
370 }
371
372 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
373 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
374 static unsigned getComplexity(Value *V) {
375   if (isa<Instruction>(V)) {
376     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
377       return 3;
378     return 4;
379   }
380   if (isa<Argument>(V)) return 3;
381   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
382 }
383
384 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
385 // it.
386 static bool isOnlyUse(Value *V) {
387   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
388 }
389
390 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
391 // though a va_arg area...
392 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
393   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
394     if (ITy->getBitWidth() < 32)
395       return Type::Int32Ty;
396   }
397   return Ty;
398 }
399
400 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
401 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
402 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
403   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
404     return I->getOperand(0);
405   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
406     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
407       return CE->getOperand(0);
408   return 0;
409 }
410
411 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
412 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
413 static Instruction::CastOps 
414 isEliminableCastPair(
415   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
416   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
417   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
418   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
419 ) {
420   
421   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
422   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
423
424   // Get the opcodes of the two Cast instructions
425   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
426   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
427
428   return Instruction::CastOps(
429       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
430                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
431 }
432
433 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
434 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
435 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
436 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
437                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
438   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
439   
440   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
441   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
442     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
443       return false;
444   return true;
445 }
446
447 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
448 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
449 /// casts that are known to not do anything...
450 ///
451 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
452                                              Value *V, const Type *DestTy,
453                                              Instruction *InsertBefore) {
454   if (V->getType() == DestTy) return V;
455   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
456     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
457   
458   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
459 }
460
461 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
462 // operators:
463 //
464 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
465 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
466 //     binary operators.
467 //
468 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
469 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
470 //
471 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
472   bool Changed = false;
473   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
474     Changed = !I.swapOperands();
475
476   if (!I.isAssociative()) return Changed;
477   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
478   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
479     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
480       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
481         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
482                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
483                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
484         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
485         I.setOperand(1, Folded);
486         return true;
487       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
488         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
489             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
490           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
491           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
492
493           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
494           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
495           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
496                                                     Op1->getOperand(0),
497                                                     Op1->getName(), &I);
498           AddToWorkList(New);
499           I.setOperand(0, New);
500           I.setOperand(1, Folded);
501           return true;
502         }
503     }
504   return Changed;
505 }
506
507 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
508 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
509 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
510 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
512     return false;
513   I.swapOperands();
514   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
515   return true;
516 }
517
518 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
519 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
520 //
521 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
522   if (BinaryOperator::isNeg(V))
523     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
524
525   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
526   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
527     return ConstantExpr::getNeg(C);
528   return 0;
529 }
530
531 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
532   if (BinaryOperator::isNot(V))
533     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
534
535   // Constants can be considered to be not'ed values...
536   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
537     return ConstantInt::get(~C->getValue());
538   return 0;
539 }
540
541 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
542 // other computations (because it has a constant operand), return the
543 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
544 // Otherwise, return null.
545 //
546 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
547   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
548     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
549       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
550         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
551           return I->getOperand(0);
552       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
553         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
554           // The multiplier is really 1 << CST.
555           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
556           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
557           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
558           return I->getOperand(0);
559         }
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
565 /// expression, return it.
566 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
567   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
568   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
569     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
570       return cast<User>(V);
571   return false;
572 }
573
574 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
575 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
576   APInt Val(C->getValue());
577   return ConstantInt::get(++Val);
578 }
579 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
580 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
581   APInt Val(C->getValue());
582   return ConstantInt::get(--Val);
583 }
584 /// Add - Add two ConstantInts together
585 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
586   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
587 }
588 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
589 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
590   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
591 }
592 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
593 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
595 }
596 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
597 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
599 }
600
601 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
602 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
603 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
604 /// processing.
605 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
606 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
607 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
608 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
609 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
610 /// this won't lose us code quality.
611 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
612                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
613   assert(V && "No Value?");
614   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
615   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
616   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
617          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
618          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
619          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
620   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
621     // We know all of the bits for a constant!
622     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
623     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
624     return;
625   }
626
627   if (Depth == 6 || Mask == 0)
628     return;  // Limit search depth.
629
630   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
631   if (!I) return;
632
633   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
634   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
635   
636   switch (I->getOpcode()) {
637   case Instruction::And: {
638     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
640     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
641     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
642     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
643     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
644     
645     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
646     KnownOne &= KnownOne2;
647     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
648     KnownZero |= KnownZero2;
649     return;
650   }
651   case Instruction::Or: {
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
653     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
655     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     
658     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
659     KnownZero &= KnownZero2;
660     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
661     KnownOne |= KnownOne2;
662     return;
663   }
664   case Instruction::Xor: {
665     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
666     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
667     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
668     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
669     
670     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
671     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
672     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
673     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
674     KnownZero = KnownZeroOut;
675     return;
676   }
677   case Instruction::Select:
678     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
679     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
680     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
681     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
682
683     // Only known if known in both the LHS and RHS.
684     KnownOne &= KnownOne2;
685     KnownZero &= KnownZero2;
686     return;
687   case Instruction::FPTrunc:
688   case Instruction::FPExt:
689   case Instruction::FPToUI:
690   case Instruction::FPToSI:
691   case Instruction::SIToFP:
692   case Instruction::PtrToInt:
693   case Instruction::UIToFP:
694   case Instruction::IntToPtr:
695     return; // Can't work with floating point or pointers
696   case Instruction::Trunc: {
697     // All these have integer operands
698     uint32_t SrcBitWidth = 
699       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
700     APInt MaskIn(Mask);
701     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
702     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
703     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
704     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
705     KnownZero.trunc(BitWidth);
706     KnownOne.trunc(BitWidth);
707     return;
708   }
709   case Instruction::BitCast: {
710     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
711     if (SrcTy->isInteger()) {
712       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
713       return;
714     }
715     break;
716   }
717   case Instruction::ZExt:  {
718     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
719     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
720     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
721       
722     APInt MaskIn(Mask);
723     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
724     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
725     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
726     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
727     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     // The top bits are known to be zero.
729     KnownZero.zext(BitWidth);
730     KnownOne.zext(BitWidth);
731     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
732     return;
733   }
734   case Instruction::SExt: {
735     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
736     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
737     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
738       
739     APInt MaskIn(Mask); 
740     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
741     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
742     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
743     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
744     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
745     KnownZero.zext(BitWidth);
746     KnownOne.zext(BitWidth);
747
748     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
749     // top bits of the result.
750     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
751       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
753       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
754     return;
755   }
756   case Instruction::Shl:
757     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
758     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
759       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
760       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
761       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
762       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
763       KnownZero <<= ShiftAmt;
764       KnownOne  <<= ShiftAmt;
765       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
766       return;
767     }
768     break;
769   case Instruction::LShr:
770     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
771     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
772       // Compute the new bits that are at the top now.
773       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
774       
775       // Unsigned shift right.
776       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
777       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
778       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
779       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
780       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
781       // high bits known zero.
782       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
783       return;
784     }
785     break;
786   case Instruction::AShr:
787     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       // Compute the new bits that are at the top now.
790       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
791       
792       // Signed shift right.
793       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
794       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
795       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
796       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
797       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
798         
799       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
800       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
801         KnownZero |= HighBits;
802       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
803         KnownOne |= HighBits;
804       return;
805     }
806     break;
807   }
808 }
809
810 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
811 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
812 /// for bits that V cannot have.
813 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
814   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
815   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
816   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
817   return (KnownZero & Mask) == Mask;
818 }
819
820 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
821 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
822 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
823 /// constant and return true.
824 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
825                                    APInt Demanded) {
826   assert(I && "No instruction?");
827   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
828
829   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
830   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
831   if (!OpC) return false;
832
833   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
834   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
835   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
836     return false;
837
838   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
839   Demanded &= OpC->getValue();
840   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
841   return true;
842 }
843
844 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
845 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
846 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
847 // min/max.
848 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
849                                                    const APInt& KnownZero,
850                                                    const APInt& KnownOne,
851                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
852   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
853   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
854          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
855          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
856          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
857   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
858
859   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
860   // bit if it is unknown.
861   Min = KnownOne;
862   Max = KnownOne|UnknownBits;
863   
864   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
865     Min.set(BitWidth-1);
866     Max.clear(BitWidth-1);
867   }
868 }
869
870 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
871 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
872 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
873 // min/max.
874 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
875                                                      const APInt &KnownZero,
876                                                      const APInt &KnownOne,
877                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
878   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
879   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
880          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
881          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
882          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
883   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
884   
885   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
886   Min = KnownOne;
887   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
888   Max = KnownOne|UnknownBits;
889 }
890
891 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
892 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
893 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
894 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
895 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
896 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
897 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
898 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
899 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
900 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
901 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
902 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
903 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
904 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
905 /// and KnownOne must all be the same.
906 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
907                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
908                                         unsigned Depth) {
909   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
910   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
911   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
912   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
913   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
915          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
916          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
917           must have same BitWidth");
918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
919     // We know all of the bits for a constant!
920     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
921     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
922     return false;
923   }
924   
925   KnownZero.clear(); 
926   KnownOne.clear();
927   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
928     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
929       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
930       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
931       return false;
932     }
933     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
934     // just set the DemandedMask to all bits.
935     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
936   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
937     if (V != UndefValue::get(VTy))
938       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
939     return false;
940   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
941     return false;
942   }
943   
944   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
945   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
946
947   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
948   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
949   switch (I->getOpcode()) {
950   default: break;
951   case Instruction::And:
952     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
957            "Bits known to be one AND zero?"); 
958
959     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
960     // LHS.
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966
967     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
968     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
969     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
970         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
972     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
973         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
974       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
975     
976     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
977     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
978       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
979       
980     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
981     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
982       return UpdateValueUsesWith(I, I);
983       
984     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
985     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
986     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
987     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
988     break;
989   case Instruction::Or:
990     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
991     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
992                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
993       return true;
994     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
995            "Bits known to be one AND zero?"); 
996     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
997     // LHS.
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
999                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1000       return true;
1001     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1002            "Bits known to be one AND zero?"); 
1003     
1004     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1005     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1006     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1007         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1008       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1009     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1010         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1011       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1012
1013     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1014     // the other side, just use the 'other' side.
1015     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1016         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1017       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1018     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1019         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1020       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1021         
1022     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1023     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1024       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1025           
1026     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1027     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1028     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1029     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1030     break;
1031   case Instruction::Xor: {
1032     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1033                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1034       return true;
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1038                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1041            "Bits known to be one AND zero?"); 
1042     
1043     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1044     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1045     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1047     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1048       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1049     
1050     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1051     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1052                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1053     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1054     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1055                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1056     
1057     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1058     // other, turn this into an *inclusive* or.
1059     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1060     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1061       Instruction *Or =
1062         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1063                                  I->getName());
1064       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1065       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1066     }
1067     
1068     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1069     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1070     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1071     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1072     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1073       // all known
1074       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1075         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1076         Instruction *And = 
1077           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1078         InsertNewInstBefore(And, *I);
1079         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1080       }
1081     }
1082     
1083     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1084     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1085     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1086       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087     
1088     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1089     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1090     break;
1091   }
1092   case Instruction::Select:
1093     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1094                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1095       return true;
1096     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1097                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1098       return true;
1099     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1102            "Bits known to be one AND zero?"); 
1103     
1104     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1108       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109     
1110     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1111     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1112     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1113     break;
1114   case Instruction::Trunc: {
1115     uint32_t truncBf = 
1116       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1117     DemandedMask.zext(truncBf);
1118     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1119     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1120     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1121                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1122       return true;
1123     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1125     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1126     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1127            "Bits known to be one AND zero?"); 
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::BitCast:
1131     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1132       return false;
1133       
1134     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1135                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1136       return true;
1137     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1138            "Bits known to be one AND zero?"); 
1139     break;
1140   case Instruction::ZExt: {
1141     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1142     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1143     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1144     
1145     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1147     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1148     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1149                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1150       return true;
1151     DemandedMask.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1153     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1154     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1155            "Bits known to be one AND zero?"); 
1156     // The top bits are known to be zero.
1157     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1158     break;
1159   }
1160   case Instruction::SExt: {
1161     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1162     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1163     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1164     
1165     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1166                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1167
1168     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1169     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1170     // bit is demanded.
1171     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1172       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1173       
1174     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1176     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1177     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1178                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1179       return true;
1180     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1182     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1183     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1184            "Bits known to be one AND zero?"); 
1185       
1186     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1187     // top bits of the result.
1188
1189     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1190     // convert this into a zero extension.
1191     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1192     {
1193       // Convert to ZExt cast
1194       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1195       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1196     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1197       RHSKnownOne |= NewBits;
1198     }
1199     break;
1200   }
1201   case Instruction::Add: {
1202     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1203     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1204     // either.
1205     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1206       
1207     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1208     // we can do.
1209     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1210       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1211       // won't work if the RHS is zero.
1212       if (RHS->isZero())
1213         break;
1214       
1215       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1216       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1217       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1218
1219       // Find information about known zero/one bits in the input.
1220       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1221                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1222         return true;
1223
1224       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1225       // the constant.
1226       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1227         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1228       
1229       // Avoid excess work.
1230       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1231         break;
1232       
1233       // Turn it into OR if input bits are zero.
1234       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1235         Instruction *Or =
1236           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1237                                    I->getName());
1238         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1239         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1240       }
1241       
1242       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1243       // depending on potential carries from the input constant and the
1244       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1245       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1246       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1247       
1248       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1249       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1250       // this scan.
1251       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1252       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1253       
1254       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1255       
1256       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1257       // other, and there is no input carry.
1258       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1259                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1260       
1261       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1262       // is no input carry.
1263       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1264     } else {
1265       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1266       // the high bits of its LHS or RHS.
1267       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1268         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1269         // significant bit and all those below it.
1270         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1271         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1272                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1273           return true;
1274         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1275                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1276           return true;
1277       }
1278     }
1279     break;
1280   }
1281   case Instruction::Sub:
1282     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1283     // the high bits of its LHS or RHS.
1284     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1285       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1286       // significant bit and all those below it.
1287       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1288       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1289       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1290                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1291         return true;
1292       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1293                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1294         return true;
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::Shl:
1298     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1299       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1300       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1301       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1302                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1303         return true;
1304       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1305              "Bits known to be one AND zero?"); 
1306       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1307       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1308       // low bits known zero.
1309       if (ShiftAmt)
1310         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1311     }
1312     break;
1313   case Instruction::LShr:
1314     // For a logical shift right
1315     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1316       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1317       
1318       // Unsigned shift right.
1319       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1320       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1321                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1322         return true;
1323       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1324              "Bits known to be one AND zero?"); 
1325       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1326       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1327       if (ShiftAmt) {
1328         // Compute the new bits that are at the top now.
1329         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1330         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1331       }
1332     }
1333     break;
1334   case Instruction::AShr:
1335     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1336     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1337     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1338     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1339     if (DemandedMask == 1) {
1340       // Perform the logical shift right.
1341       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1342                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1343       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1344       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1345     }    
1346
1347     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1348     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1349     if (DemandedMask.isSignBit())
1350       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1351     
1352     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1353       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1354       
1355       // Signed shift right.
1356       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1357       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1358       // demanded.
1359       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1360         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1361       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1362                                DemandedMaskIn,
1363                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1364         return true;
1365       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1366              "Bits known to be one AND zero?"); 
1367       // Compute the new bits that are at the top now.
1368       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1369       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1370       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1371         
1372       // Handle the sign bits.
1373       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1374       // Adjust to where it is now in the mask.
1375       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1376         
1377       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1378       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1379       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1380           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1381         // Perform the logical shift right.
1382         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1383                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1384         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1385         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1386       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1387         RHSKnownOne |= HighBits;
1388       }
1389     }
1390     break;
1391   }
1392   
1393   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1394   // constant.
1395   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1396     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1397   return false;
1398 }
1399
1400
1401 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1402 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1403 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1404 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1405 ///
1406 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1407 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1408 /// returned.  This returns null if no change was made.
1409 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1410                                                 uint64_t &UndefElts,
1411                                                 unsigned Depth) {
1412   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1413   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1414   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1415   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1416          "Invalid DemandedElts!");
1417
1418   if (isa<UndefValue>(V)) {
1419     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1420     UndefElts = EltMask;
1421     return 0;
1422   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1423     UndefElts = EltMask;
1424     return UndefValue::get(V->getType());
1425   }
1426   
1427   UndefElts = 0;
1428   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1429     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1430     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1431
1432     std::vector<Constant*> Elts;
1433     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1434       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1435         Elts.push_back(Undef);
1436         UndefElts |= (1ULL << i);
1437       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1438         Elts.push_back(Undef);
1439         UndefElts |= (1ULL << i);
1440       } else {                               // Otherwise, defined.
1441         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1442       }
1443         
1444     // If we changed the constant, return it.
1445     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1446     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1447   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1448     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1449     // set to undef.
1450     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1451     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1452     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1453     std::vector<Constant*> Elts;
1454     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1455       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1456     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1457     return ConstantVector::get(Elts);
1458   }
1459   
1460   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1461     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1462       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1463       return false;
1464     }
1465     return false;
1466   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1467     return false;
1468   }
1469   
1470   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1471   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1472   
1473   bool MadeChange = false;
1474   uint64_t UndefElts2;
1475   Value *TmpV;
1476   switch (I->getOpcode()) {
1477   default: break;
1478     
1479   case Instruction::InsertElement: {
1480     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1481     // demand exactly the same input as we produce.
1482     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1483     if (Idx == 0) {
1484       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1485       // which elt is getting updated.
1486       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1487                                         UndefElts2, Depth+1);
1488       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1489       break;
1490     }
1491     
1492     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1493     // insertelement.
1494     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1495     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1496       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1497     
1498     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1499     // input demanded set is simpler than the output set.
1500     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1501                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1502                                       UndefElts, Depth+1);
1503     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1504
1505     // The inserted element is defined.
1506     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1507     break;
1508   }
1509   case Instruction::BitCast: {
1510     // Vector->vector casts only.
1511     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1512     if (!VTy) break;
1513     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1514     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1515     unsigned Ratio;
1516
1517     if (VWidth == InVWidth) {
1518       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1519       // elements as are demanded of us.
1520       Ratio = 1;
1521       InputDemandedElts = DemandedElts;
1522     } else if (VWidth > InVWidth) {
1523       // Untested so far.
1524       break;
1525       
1526       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1527       // then an input element is live if any of the corresponding output
1528       // elements are live.
1529       Ratio = VWidth/InVWidth;
1530       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1531         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1532           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1533       }
1534     } else {
1535       // Untested so far.
1536       break;
1537       
1538       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1539       // then an input element is live if the corresponding output element is
1540       // live.
1541       Ratio = InVWidth/VWidth;
1542       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1543         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1544           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1545     }
1546     
1547     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1548     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1549                                       UndefElts2, Depth+1);
1550     if (TmpV) {
1551       I->setOperand(0, TmpV);
1552       MadeChange = true;
1553     }
1554     
1555     UndefElts = UndefElts2;
1556     if (VWidth > InVWidth) {
1557       assert(0 && "Unimp");
1558       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1559       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1560       // undef.
1561       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1562         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1563           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1564     } else if (VWidth < InVWidth) {
1565       assert(0 && "Unimp");
1566       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1567       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1568       // elements are undef.
1569       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1570       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1571         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1572           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1573     }
1574     break;
1575   }
1576   case Instruction::And:
1577   case Instruction::Or:
1578   case Instruction::Xor:
1579   case Instruction::Add:
1580   case Instruction::Sub:
1581   case Instruction::Mul:
1582     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1583     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1584                                       UndefElts, Depth+1);
1585     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1589       
1590     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1591     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1592     UndefElts &= UndefElts2;
1593     break;
1594     
1595   case Instruction::Call: {
1596     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1597     if (!II) break;
1598     switch (II->getIntrinsicID()) {
1599     default: break;
1600       
1601     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1602     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1603     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1606     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1609     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1610     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1611       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1612                                         UndefElts, Depth+1);
1613       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1614       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1615                                         UndefElts2, Depth+1);
1616       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1617
1618       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1619       // scalarize it now.
1620       if (DemandedElts == 1) {
1621         switch (II->getIntrinsicID()) {
1622         default: break;
1623         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1624         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1625         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1626         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1627           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1628           Value *LHS = II->getOperand(1);
1629           Value *RHS = II->getOperand(2);
1630           // Extract the element as scalars.
1631           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1632           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1633           
1634           switch (II->getIntrinsicID()) {
1635           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1636           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1637           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1638             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1639                                                         II->getName()), *II);
1640             break;
1641           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1642           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1643             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1644                                                          II->getName()), *II);
1645             break;
1646           }
1647           
1648           Instruction *New =
1649             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1650                                   II->getName());
1651           InsertNewInstBefore(New, *II);
1652           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1653           return New;
1654         }            
1655       }
1656         
1657       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1658       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1659       UndefElts &= UndefElts2;
1660       break;
1661     }
1662     break;
1663   }
1664   }
1665   return MadeChange ? I : 0;
1666 }
1667
1668 /// @returns true if the specified compare predicate is
1669 /// true when both operands are equal...
1670 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1671 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1672   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1674          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1675 }
1676
1677 /// @returns true if the specified compare instruction is
1678 /// true when both operands are equal...
1679 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1680 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1681   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1682 }
1683
1684 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1685 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1686 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1687 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1688 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1689 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1690 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1691 ///
1692 template<typename Functor>
1693 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1694   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1695   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1696
1697   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1698   if (F.shouldApply(LHS))
1699     return F.apply(Root);
1700
1701   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1702   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1703   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1704     // Should we apply this transform to the RHS?
1705     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1706
1707     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1708     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1709       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1710       ShouldApply = true;
1711     }
1712
1713     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1714     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1715     if (ShouldApply) {
1716       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1717
1718       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1719       // and perform the reassociation.
1720       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1721
1722       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1723       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1724
1725       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1726       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1727       if (&Root == TmpLHSI) {
1728         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1729         return 0;
1730       }
1731       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1732       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1733       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1734       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1735       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1736       ARI = Root;
1737
1738       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1739       // get to LHSI.
1740       while (TmpLHSI != LHSI) {
1741         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1742         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1743         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1744         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1745         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1746         ARI = NextLHSI;
1747
1748         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1749         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1750         TmpLHSI = NextLHSI;
1751         ExtraOperand = NextOp;
1752       }
1753
1754       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1755       // the transformation...
1756       return F.apply(Root);
1757     }
1758
1759     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1760   }
1761   return 0;
1762 }
1763
1764
1765 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1766 struct AddRHS {
1767   Value *RHS;
1768   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1769   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1770   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1771     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1772                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1773   }
1774 };
1775
1776 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1777 //                 iff C1&C2 == 0
1778 struct AddMaskingAnd {
1779   Constant *C2;
1780   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1781   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1782     ConstantInt *C1;
1783     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1784            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1785   }
1786   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1787     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1788   }
1789 };
1790
1791 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1792                                              InstCombiner *IC) {
1793   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1794     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1795       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1796
1797     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1798           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1799   }
1800
1801   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1802   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1803   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1804
1805   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1806     if (ConstIsRHS)
1807       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1808     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1809   }
1810
1811   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1812   if (!ConstIsRHS)
1813     std::swap(Op0, Op1);
1814   Instruction *New;
1815   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1816     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1817   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1818     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1819                           SO->getName()+".cmp");
1820   else {
1821     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1822     abort();
1823   }
1824   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1825 }
1826
1827 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1828 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1829 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1830 // not have a second operand.
1831 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1832                                      InstCombiner *IC) {
1833   // Don't modify shared select instructions
1834   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1835   Value *TV = SI->getOperand(1);
1836   Value *FV = SI->getOperand(2);
1837
1838   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1839     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1840     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1841
1842     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1843     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1844
1845     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1846                           SelectFalseVal);
1847   }
1848   return 0;
1849 }
1850
1851
1852 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1853 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1854 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1855 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1856   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1857   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1858   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1859
1860   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1861   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1862   // or if *it* is a PHI, bail out.
1863   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1864   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1865     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1867       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1868       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1869       
1870       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1871       // loop.
1872       if (NonConstBB == I.getParent())
1873         return 0;
1874     }
1875   
1876   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1877   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1878   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1879   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1880   if (NonConstBB) {
1881     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1882     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1883   }
1884
1885   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1886   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1887   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1888   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1889   NewPN->takeName(PN);
1890
1891   // Next, add all of the operands to the PHI.
1892   if (I.getNumOperands() == 2) {
1893     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1894     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1895       Value *InV = 0;
1896       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1897         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1898           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1899         else
1900           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1901       } else {
1902         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1903         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1904           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1905                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1906                                        NonConstBB->getTerminator());
1907         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1908           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1909                                 CI->getPredicate(),
1910                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1911                                 NonConstBB->getTerminator());
1912         else
1913           assert(0 && "Unknown binop!");
1914         
1915         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1916       }
1917       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1918     }
1919   } else { 
1920     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1921     const Type *RetTy = CI->getType();
1922     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1923       Value *InV;
1924       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1925         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1926       } else {
1927         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1928         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1929                                I.getType(), "phitmp", 
1930                                NonConstBB->getTerminator());
1931         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1932       }
1933       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1934     }
1935   }
1936   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1937 }
1938
1939 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1940   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1941   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1942
1943   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1944     // X + undef -> undef
1945     if (isa<UndefValue>(RHS))
1946       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1947
1948     // X + 0 --> X
1949     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1950       if (RHSC->isNullValue())
1951         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1952     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1953       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1954                               (I.getType())->getValueAPF()))
1955         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1956     }
1957
1958     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1959       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1960       const APInt& Val = CI->getValue();
1961       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1962       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1963         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1964       
1965       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1966       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1967       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1968         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1969         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1970                                  KnownZero, KnownOne))
1971           return &I;
1972       }
1973     }
1974
1975     if (isa<PHINode>(LHS))
1976       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1977         return NV;
1978     
1979     ConstantInt *XorRHS = 0;
1980     Value *XorLHS = 0;
1981     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1982         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1983       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1984       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1985       
1986       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1987       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1988       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1989       do {
1990         if (TySizeBits > Size) {
1991           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1992           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1993           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1994               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1995             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1996             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1997                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1998               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1999             break;
2000           }
2001         }
2002         Size >>= 1;
2003         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2004         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2005       } while (Size >= 1);
2006       
2007       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2008       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2009       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2010       // up to something that the back ends can handle.
2011       const Type *MiddleType = 0;
2012       switch (Size) {
2013         default: break;
2014         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2015         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2016         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2017       }
2018       if (MiddleType) {
2019         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2020         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2021         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2022       }
2023     }
2024   }
2025
2026   // X + X --> X << 1
2027   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2028     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2029
2030     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2031       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2032         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2033           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2034     }
2035     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2036       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2037         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2038           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2039     }
2040   }
2041
2042   // -A + B  -->  B - A
2043   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2044     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2045
2046   // A + -B  -->  A - B
2047   if (!isa<Constant>(RHS))
2048     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2049       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2050
2051
2052   ConstantInt *C2;
2053   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2054     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2055       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2056
2057     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2058     ConstantInt *C1;
2059     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2060       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2061   }
2062
2063   // X + X*C --> X * (C+1)
2064   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2065     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2066
2067   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2068   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2069     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2070   
2071
2072   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2073   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2074     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2075       return R;
2076
2077   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2078     Value *X = 0;
2079     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2080       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2081
2082     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2083     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2084       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2085       if (Anded == CRHS) {
2086         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2087         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2088         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2089
2090         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2091         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2092
2093         // See if the and mask includes all of these bits.
2094         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2095
2096         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2097           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2098           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2099                                                             LHS->getName()), I);
2100           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2101         }
2102       }
2103     }
2104
2105     // Try to fold constant add into select arguments.
2106     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2107       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2108         return R;
2109   }
2110
2111   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2112   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2113   //     intptrtype
2114   {
2115     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2116     Value *Other = RHS;
2117     if (!CI) {
2118       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2119       Other = LHS;
2120     }
2121     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2122         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2123          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2124         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2125       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2126                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2127       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2128       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2129     }
2130   }
2131
2132   return Changed ? &I : 0;
2133 }
2134
2135 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2136 // highest order bit set.
2137 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2138   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2139   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2140 }
2141
2142 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2143   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2144
2145   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2146     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2147
2148   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2149   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2150     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2151
2152   if (isa<UndefValue>(Op0))
2153     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2154   if (isa<UndefValue>(Op1))
2155     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2156
2157   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2158     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2159     if (C->isAllOnesValue())
2160       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2161
2162     // C - ~X == X + (1+C)
2163     Value *X = 0;
2164     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2165       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2166
2167     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2168     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2169     if (C->isZero()) {
2170       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2171         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2172           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2173             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2174             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2175                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2176               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2177               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2178                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2179             }
2180           }
2181         }
2182         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2183           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2184             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2185             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2186                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2187               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2188               return BinaryOperator::createLShr(
2189                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2190             }
2191           }
2192         } 
2193     }
2194
2195     // Try to fold constant sub into select arguments.
2196     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2197       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2198         return R;
2199
2200     if (isa<PHINode>(Op0))
2201       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2202         return NV;
2203   }
2204
2205   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2206     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2207         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2208       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2209         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2210       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2211         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2212       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2213         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2214           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2215           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2216                                            Op1I->getOperand(0));
2217       }
2218     }
2219
2220     if (Op1I->hasOneUse()) {
2221       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2222       // is not used by anyone else...
2223       //
2224       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2225           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2226         // Swap the two operands of the subexpr...
2227         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2228         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2229         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2230
2231         // Create the new top level add instruction...
2232         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2233       }
2234
2235       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2236       //
2237       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2238           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2239         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2240
2241         Value *NewNot =
2242           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2243         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2244       }
2245
2246       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2247       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2248         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2249           if (CSI->isZero())
2250             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2251               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2252                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2253
2254       // X - X*C --> X * (1-C)
2255       ConstantInt *C2 = 0;
2256       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2257         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2258         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2259       }
2260
2261       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2262       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2263         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2264           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2265               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2266             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2267               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2268             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2269               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2270           }
2271     }
2272   }
2273
2274   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2275     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2276       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2277         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2278           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2279         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2280           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2281       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2282         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2283           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2284       }
2285
2286   ConstantInt *C1;
2287   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2288     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2289       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2290
2291     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2292     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2293       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2294   }
2295   return 0;
2296 }
2297
2298 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2299 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2300 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2301 /// signed.
2302 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2303                            bool &TrueIfSigned) {
2304   switch (pred) {
2305   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2306     TrueIfSigned = true;
2307     return RHS->isZero();
2308   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2309     TrueIfSigned = true;
2310     return RHS->isAllOnesValue();
2311   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2312     TrueIfSigned = false;
2313     return RHS->isAllOnesValue();
2314   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2315     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2316     TrueIfSigned = true;
2317     return RHS->getValue() ==
2318       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2319   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2320     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2321     TrueIfSigned = true;
2322     return RHS->getValue() == 
2323       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2324   default:
2325     return false;
2326   }
2327 }
2328
2329 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2330   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2331   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2332
2333   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2334     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2335
2336   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2337   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2338     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2339
2340       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2341       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2342         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2343           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2344             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2345                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2346
2347       if (CI->isZero())
2348         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2349       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2350         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2351       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2352         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2353
2354       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2355       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2356         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2357                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2358       }
2359     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2360       if (Op1F->isNullValue())
2361         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2362
2363       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2364       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2365       // We need a better interface for long double here.
2366       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2367         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2368           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2369     }
2370     
2371     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2372       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2373           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2374         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2375         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2376                                                      Op1, "tmp");
2377         InsertNewInstBefore(Add, I);
2378         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2379                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2380         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2381         
2382       }
2383
2384     // Try to fold constant mul into select arguments.
2385     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2386       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2387         return R;
2388
2389     if (isa<PHINode>(Op0))
2390       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2391         return NV;
2392   }
2393
2394   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2395     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2396       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2397
2398   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2399   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2400   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2401   // formed.
2402   CastInst *BoolCast = 0;
2403   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2404     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2405       BoolCast = CI;
2406   if (!BoolCast)
2407     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2408       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2409         BoolCast = CI;
2410   if (BoolCast) {
2411     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2412       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2413       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2414       bool TIS = false;
2415       
2416       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2417       // multiply into a shift/and combination.
2418       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2419           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2420           TIS) {
2421         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2422         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2423                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2424         Value *V =
2425           InsertNewInstBefore(
2426             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2427                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2428                                             ".mask"), I);
2429
2430         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2431         // or truncate to the multiply type.
2432         if (I.getType() != V->getType()) {
2433           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2434           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2435           Instruction::CastOps opcode = 
2436             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2437              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2438           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2439         }
2440
2441         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2442         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2443       }
2444     }
2445   }
2446
2447   return Changed ? &I : 0;
2448 }
2449
2450 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2451 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2452 /// used by the visitors to those instructions.
2453 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2454 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2455   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2456
2457   // undef / X -> 0
2458   if (isa<UndefValue>(Op0))
2459     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2460
2461   // X / undef -> undef
2462   if (isa<UndefValue>(Op1))
2463     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2464
2465   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2466   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2467     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2468     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2469     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2470     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2471     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2472     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2473       if (ST->isNullValue()) {
2474         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2475         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2476           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2477         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2478           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2479         else
2480           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2481         return &I;
2482       }
2483
2484     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2485     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2486       if (ST->isNullValue()) {
2487         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2488         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2489           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2490         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2491           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2492         else
2493           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2494         return &I;
2495       }
2496   }
2497
2498   return 0;
2499 }
2500
2501 /// This function implements the transforms common to both integer division
2502 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2503 /// division instructions.
2504 /// @brief Common integer divide transforms
2505 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2506   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2507
2508   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2509     return Common;
2510
2511   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2512     // div X, 1 == X
2513     if (RHS->equalsInt(1))
2514       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2515
2516     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2517     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2518       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2519         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2520           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2521                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2522         }
2523
2524     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2525       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2526         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2527           return R;
2528       if (isa<PHINode>(Op0))
2529         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2530           return NV;
2531     }
2532   }
2533
2534   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2535   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2536     if (LHS->equalsInt(0))
2537       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2538
2539   return 0;
2540 }
2541
2542 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2543   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2544
2545   // Handle the integer div common cases
2546   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2547     return Common;
2548
2549   // X udiv C^2 -> X >> C
2550   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2551   // if so, convert to a right shift.
2552   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2553     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2554       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2555                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2556   }
2557
2558   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2559   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2560     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2561         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2562       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2563       if (C1.isPowerOf2()) {
2564         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2565         const Type *NTy = N->getType();
2566         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2567           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2568           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2569         }
2570         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2571       }
2572     }
2573   }
2574   
2575   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2576   // where C1&C2 are powers of two.
2577   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2578     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2579       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2580         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2581         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2582           // Compute the shift amounts
2583           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2584           // Construct the "on true" case of the select
2585           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2586           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2587                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2588           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2589   
2590           // Construct the "on false" case of the select
2591           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2592           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2593                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2594           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2595
2596           // construct the select instruction and return it.
2597           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2598         }
2599       }
2600   return 0;
2601 }
2602
2603 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2604   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2605
2606   // Handle the integer div common cases
2607   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2608     return Common;
2609
2610   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2611     // sdiv X, -1 == -X
2612     if (RHS->isAllOnesValue())
2613       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2614
2615     // -X/C -> X/-C
2616     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2617       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2618   }
2619
2620   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2621   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2622   if (I.getType()->isInteger()) {
2623     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2624     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2625       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2626       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2627     }
2628   }      
2629   
2630   return 0;
2631 }
2632
2633 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2634   return commonDivTransforms(I);
2635 }
2636
2637 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2638 /// of some factor, return that factor.
2639 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2640   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2641     return CI;
2642   
2643   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2644   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2645   
2646   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2647   if (!I) return Result;
2648   
2649   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2650     // Handle multiplies by a constant, etc.
2651     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2652                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2653   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2654     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2655     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2656       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2657       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2658     }
2659   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2660     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2661       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2662       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2663       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2664         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2665                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2666     }
2667   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2668     // Only handle int->int casts.
2669     if (!CI->isIntegerCast())
2670       return Result;
2671     Value *Op = CI->getOperand(0);
2672     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2673   }    
2674   return Result;
2675 }
2676
2677 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2678 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2679 /// is used by the visitors to those instructions.
2680 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2681 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2682   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2683
2684   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2685   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2686     if (LHS->isNullValue())
2687       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2688
2689   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2690     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2691   if (isa<UndefValue>(Op1))
2692     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2693
2694   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2695   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2696     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2697     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2698     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2699     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2700     // simplified also.
2701     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2702       if (ST->isNullValue()) {
2703         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2704         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2705           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2706         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2707           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2708         else
2709           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2710         return &I;
2711       }
2712     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2713     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2714       if (ST->isNullValue()) {
2715         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2716         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2717           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2718         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2719           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2720         else
2721           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2722         return &I;
2723       }
2724   }
2725
2726   return 0;
2727 }
2728
2729 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2730 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2731 /// remainder instructions.
2732 /// @brief Common integer remainder transforms
2733 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2734   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2735
2736   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2737     return common;
2738
2739   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2740     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2741     if (RHS->equalsInt(0))
2742       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2743     
2744     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2745       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2746
2747     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2748       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2749         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2750           return R;
2751       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2752         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2753           return NV;
2754       }
2755       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2756       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2757         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2758     }
2759   }
2760
2761   return 0;
2762 }
2763
2764 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2765   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2766
2767   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2768     return common;
2769   
2770   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2771     // X urem C^2 -> X and C
2772     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2773     // if so, convert to a bitwise and.
2774     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2775       if (C->getValue().isPowerOf2())
2776         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2777   }
2778
2779   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2780     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2781     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2782         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2783       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2784         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2785         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2786                                                                    "tmp"), I);
2787         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2788       }
2789     }
2790   }
2791
2792   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2793   // where C1&C2 are powers of two.
2794   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2795     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2796       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2797         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2798         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2799             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2800           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2801             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2802           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2803             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2804           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2805         }
2806       }
2807   }
2808   
2809   return 0;
2810 }
2811
2812 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2813   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2814
2815   // Handle the integer rem common cases
2816   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2817     return common;
2818   
2819   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2820     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2821         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2822       // X % -Y -> X % Y
2823       AddUsesToWorkList(I);
2824       I.setOperand(1, RHSNeg);
2825       return &I;
2826     }
2827  
2828   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2829   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2830   if (I.getType()->isInteger()) {
2831     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2832     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2833       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2834       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2835     }
2836   }
2837
2838   return 0;
2839 }
2840
2841 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2842   return commonRemTransforms(I);
2843 }
2844
2845 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2846 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2847   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2848   if (!isSigned)
2849     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2850   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2851 }
2852
2853 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2854 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2855   if (!isSigned)
2856     return C->getValue() == 1; // unsigned
2857     
2858   // Calculate 1111111111000000000000
2859   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2860   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2861 }
2862
2863 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2864 // constant.
2865 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2866   return CI->getValue().isPowerOf2();
2867 }
2868
2869 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2870 // This is the same as lowones(~X).
2871 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2872   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2873 }
2874
2875 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2876 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2877 ///
2878 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2879 ///
2880 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2881 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2882 ///
2883 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2884 ///   0  A > B
2885 ///   1  A == B
2886 ///   2  A < B
2887 ///
2888 /// <=>  Value  Definition
2889 /// 000     0   Always false
2890 /// 001     1   A >  B
2891 /// 010     2   A == B
2892 /// 011     3   A >= B
2893 /// 100     4   A <  B
2894 /// 101     5   A != B
2895 /// 110     6   A <= B
2896 /// 111     7   Always true
2897 ///  
2898 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2899   switch (ICI->getPredicate()) {
2900     // False -> 0
2901   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2902   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2903   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2904   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2905   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2906   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2907   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2908   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2909   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2910   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2911     // True -> 7
2912   default:
2913     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2914     return 0;
2915   }
2916 }
2917
2918 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2919 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2920 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2921 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2922 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2923   switch (code) {
2924   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2925   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2926   case  1: 
2927     if (sign)
2928       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2929     else
2930       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2931   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2932   case  3: 
2933     if (sign)
2934       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2935     else
2936       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2937   case  4: 
2938     if (sign)
2939       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2940     else
2941       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2942   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2943   case  6: 
2944     if (sign)
2945       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2946     else
2947       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2948   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2949   }
2950 }
2951
2952 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2953   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2954     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2955      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2956     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2957      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2958 }
2959
2960 namespace { 
2961 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2962 struct FoldICmpLogical {
2963   InstCombiner &IC;
2964   Value *LHS, *RHS;
2965   ICmpInst::Predicate pred;
2966   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2967     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2968       pred(ICI->getPredicate()) {}
2969   bool shouldApply(Value *V) const {
2970     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2971       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2972         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2973                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2974     return false;
2975   }
2976   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2977     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2978     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2979       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2980       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2981     }
2982
2983     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2984     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2985     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2986     unsigned Code;
2987     switch (Log.getOpcode()) {
2988     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2989     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2990     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2991     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2992     }
2993
2994     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2995                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2996       
2997     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2998     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2999       return I;
3000     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3001     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3002   }
3003 };
3004 } // end anonymous namespace
3005
3006 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3007 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3008 // guaranteed to be a binary operator.
3009 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3010                                     ConstantInt *OpRHS,
3011                                     ConstantInt *AndRHS,
3012                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3013   Value *X = Op->getOperand(0);
3014   Constant *Together = 0;
3015   if (!Op->isShift())
3016     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3017
3018   switch (Op->getOpcode()) {
3019   case Instruction::Xor:
3020     if (Op->hasOneUse()) {
3021       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3022       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3023       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3024       And->takeName(Op);
3025       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3026     }
3027     break;
3028   case Instruction::Or:
3029     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3030       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3031
3032     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3033       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3034       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3035       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3036       Or->takeName(Op);
3037       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3038     }
3039     break;
3040   case Instruction::Add:
3041     if (Op->hasOneUse()) {
3042       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3043       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3044       // single bit constant.
3045       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3046
3047       // If there is only one bit set...
3048       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3049         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3050         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3051         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3052         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3053
3054         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3055         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3056           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3057           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3058           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3059           // no effect.
3060           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3061             TheAnd.setOperand(0, X);
3062             return &TheAnd;
3063           } else {
3064             // Pull the XOR out of the AND.
3065             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3066             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3067             NewAnd->takeName(Op);
3068             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3069           }
3070         }
3071       }
3072     }
3073     break;
3074
3075   case Instruction::Shl: {
3076     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3077     // the anded constant includes them, clear them now!
3078     //
3079     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3080     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3081     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3082     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3083
3084     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3085     // Masking out bits that the shift already masks
3086       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3087     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3088       TheAnd.setOperand(1, CI);
3089       return &TheAnd;
3090     }
3091     break;
3092   }
3093   case Instruction::LShr:
3094   {
3095     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3096     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3097     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3098     //
3099     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3100     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3101     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3102     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3103
3104     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3105     // Masking out bits that the shift already masks.
3106       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3107     } else if (CI != AndRHS) {
3108       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3109       return &TheAnd;
3110     }
3111     break;
3112   }
3113   case Instruction::AShr:
3114     // Signed shr.
3115     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3116     // with an and.
3117     if (Op->hasOneUse()) {
3118       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3119       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3120       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3121       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3122       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3123         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3124         // Make the argument unsigned.
3125         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3126         ShVal = InsertNewInstBefore(
3127             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3128                                    Op->getName()), TheAnd);
3129         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3130       }
3131     }
3132     break;
3133   }
3134   return 0;
3135 }
3136
3137
3138 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3139 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3140 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3141 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3142 /// insert new instructions.
3143 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3144                                            bool isSigned, bool Inside, 
3145                                            Instruction &IB) {
3146   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3147             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3148          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3149     
3150   if (Inside) {
3151     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3152       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3153
3154     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3155     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3156       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3157         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3158       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3159     }
3160
3161     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3162     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3163     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3164     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3165     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3166     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3167   }
3168
3169   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3170     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3171
3172   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3173   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3174   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3175     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3176         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3177     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3178   }
3179
3180   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3181   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3182   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3183   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3184   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3185   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3186   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3187 }
3188
3189 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3190 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3191 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3192 // not, since all 1s are not contiguous.
3193 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3194   const APInt& V = Val->getValue();
3195   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3196   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3197
3198   // look for the first zero bit after the run of ones
3199   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3200   // look for the first non-zero bit
3201   ME = V.getActiveBits(); 
3202   return true;
3203 }
3204
3205 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3206 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3207 /// the following xforms:
3208 /// 
3209 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3210 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3211 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3212 ///
3213 /// return (A +/- B).
3214 ///
3215 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3216                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3217                                         Instruction &I) {
3218   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3219   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3220       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3221
3222   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3223
3224   switch (LHSI->getOpcode()) {
3225   default: return 0;
3226   case Instruction::And:
3227     if (And(N, Mask) == Mask) {
3228       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3229       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3230            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3231           Mask->getValue().getBitWidth())
3232         break;
3233
3234       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3235       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3236       // is all N is, ignore it.
3237       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3238       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3239         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3240         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3241         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3242           break;
3243       }
3244     }
3245     return 0;
3246   case Instruction::Or:
3247   case Instruction::Xor:
3248     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3249     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3250          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3251         && And(N, Mask)->isZero())
3252       break;
3253     return 0;
3254   }
3255   
3256   Instruction *New;
3257   if (isSub)
3258     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3259   else
3260     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3261   return InsertNewInstBefore(New, I);
3262 }
3263
3264 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3265   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3266   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3267
3268   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3269     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3270
3271   // and X, X = X
3272   if (Op0 == Op1)
3273     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3274
3275   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3276   // purpose is to compute bits we don't care about.
3277   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3278     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3279     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3280     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3281                              KnownZero, KnownOne))
3282       return &I;
3283   } else {
3284     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3285       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3286         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3287     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3288       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3289     }
3290   }
3291   
3292   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3293     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3294     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3295
3296     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3297     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3298       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3299       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3300       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3301       switch (Op0I->getOpcode()) {
3302       case Instruction::Xor:
3303       case Instruction::Or:
3304         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3305         if (Op0I->hasOneUse()) {
3306           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3307             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3308             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3309                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3310             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3311             return BinaryOperator::create(
3312                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3313           }
3314           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3315               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3316             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3317             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3318                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3319             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3320             return BinaryOperator::create(
3321                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3322           }
3323         }
3324
3325         break;
3326       case Instruction::Add:
3327         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3328         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3329         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3330         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3331           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3332         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3333           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3334         break;
3335
3336       case Instruction::Sub:
3337         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3338         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3339         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3340         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3341           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3342         break;
3343       }
3344
3345       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3346         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3347           return Res;
3348     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3349       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3350       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3351       // frequently occurs for bitfield accesses.
3352       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3353         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3354             CastOp->getNumOperands() == 2)
3355           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3356             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3357               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3358               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3359               // This will fold the two constants together, which may allow 
3360               // other simplifications.
3361               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3362                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3363                 CastOp->getName()+".shrunk");
3364               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3365               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3366               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3367               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3368               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3369             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3370               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3371               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3372               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3373               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3374                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3375             }
3376       }
3377     }
3378
3379     // Try to fold constant and into select arguments.
3380     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3381       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3382         return R;
3383     if (isa<PHINode>(Op0))
3384       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3385         return NV;
3386   }
3387
3388   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3389   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3390
3391   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3392     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3393
3394   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3395   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3396     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3397                                                I.getName()+".demorgan");
3398     InsertNewInstBefore(Or, I);
3399     return BinaryOperator::createNot(Or);
3400   }
3401   
3402   {
3403     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3404     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3405       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3406         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3407     
3408       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3409       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3410         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3411           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3412       }
3413     }
3414     
3415     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3416       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3417         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3418
3419       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3420       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3421         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3422           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3423       }
3424     }
3425     
3426     if (Op0->hasOneUse() &&
3427         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3428       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3429         I.swapOperands();     // Simplify below
3430         std::swap(Op0, Op1);
3431       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3432         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3433         I.swapOperands();     // Simplify below
3434         std::swap(Op0, Op1);
3435       }
3436     }
3437     if (Op1->hasOneUse() &&
3438         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3439       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3440         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3441         std::swap(A, B);
3442       }
3443       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3444         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3445         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3446         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3447       }
3448     }
3449   }
3450   
3451   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3452     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3453     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3454       return R;
3455
3456     Value *LHSVal, *RHSVal;
3457     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3458     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3459     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3460       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3461         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3462             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3463             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3464             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3465             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3466             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3467           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3468           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3469             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3470           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3471           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3472           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3473             std::swap(LHS, RHS);
3474             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3475             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3476           }
3477
3478           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3479           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3480           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3481           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3482           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3483           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3484           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3485
3486           switch (LHSCC) {
3487           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3488           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3489             switch (RHSCC) {
3490             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3491             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3492             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3493             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3494               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3495             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3496             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3497             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3498               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3499             }
3500           case ICmpInst::ICMP_NE:
3501             switch (RHSCC) {
3502             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3503             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3504               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3505                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3506               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3507             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3508               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3509                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3510               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3511             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3512             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3513             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3514               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3515             case ICmpInst::ICMP_NE:
3516               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3517                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3518                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3519                                                       LHSVal->getName()+".off");
3520                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3521                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3522                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3523               }
3524               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3525             }
3526             break;
3527           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3528             switch (RHSCC) {
3529             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3530             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3531             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3532               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3533             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3534               break;
3535             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3536             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3537               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3538             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3539               break;
3540             }
3541             break;
3542           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3543             switch (RHSCC) {
3544             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3545             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3546             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3547               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3548             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3549               break;
3550             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3551             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3552               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3553             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3554               break;
3555             }
3556             break;
3557           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3558             switch (RHSCC) {
3559             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3560             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3561               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3562             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3563               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3564             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3565               break;
3566             case ICmpInst::ICMP_NE:
3567               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3568                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3569               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3570             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3571               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3572                                      true, I);
3573             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3574               break;
3575             }
3576             break;
3577           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3578             switch (RHSCC) {
3579             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3580             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3581               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3582             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3583               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3584             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3585               break;
3586             case ICmpInst::ICMP_NE:
3587               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3588                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3589               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3590             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3591               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3592                                      true, I);
3593             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3594               break;
3595             }
3596             break;
3597           }
3598         }
3599   }
3600
3601   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3602   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3603     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3604       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3605         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3606         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3607             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3608             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3609                               I.getType(), TD) &&
3610             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3611                               I.getType(), TD)) {
3612           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3613                                                          Op1C->getOperand(0),
3614                                                          I.getName());
3615           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3616           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3617         }
3618       }
3619     
3620   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3621   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3622     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3623       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3624           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3625           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3626         Instruction *NewOp =
3627           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3628                                                         SI1->getOperand(0),
3629                                                         SI0->getName()), I);
3630         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3631                                       SI1->getOperand(1));
3632       }
3633   }
3634
3635   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3636   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3637     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3638       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3639           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3640         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3641           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3642             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3643             // false.
3644             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3645               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3646             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3647                                 RHS->getOperand(0));
3648           }
3649     }
3650   }
3651       
3652   return Changed ? &I : 0;
3653 }
3654
3655 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3656 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3657 /// yet, fill it in and return false.
3658 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3659   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3660   if (I == 0) return true;
3661
3662   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3663   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3664     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3665            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3666   
3667   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3668   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3669   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3670   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3671     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3672     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3673         8*(ByteValues.size()-1))
3674       return true;
3675     
3676     unsigned DestNo;
3677     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3678       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3679       DestNo = ByteValues.size()-1;
3680     } else {
3681       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3682       DestNo = 0;
3683     }
3684     
3685     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3686     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3687     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3688       return true;
3689     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3690     return false;
3691   }
3692   
3693   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3694   // don't have this.
3695   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3696   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3697   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3698       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3699     return true;
3700   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3701
3702   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3703   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3704       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3705     return true;
3706   
3707   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3708   unsigned DestByte;
3709   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3710     return true;
3711   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3712   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3713     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3714       break;
3715   // Unknown mask for bswap.
3716   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3717   
3718   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3719   unsigned SrcByte;
3720   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3721     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3722   else
3723     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3724   
3725   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3726   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3727     return true;
3728   
3729   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3730   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3731   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3732     return true;
3733   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3734   return false;
3735 }
3736
3737 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3738 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3739 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3740   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3741   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3742     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3743   
3744   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3745   /// defines each byte.
3746   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3747   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3748     
3749   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3750   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3751       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3752     return 0;
3753   
3754   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3755   Value *V = ByteValues[0];
3756   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3757   
3758   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3759   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3760     if (ByteValues[i] != V)
3761       return 0;
3762   const Type *Tys[] = { ITy };
3763   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3764   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3765   return new CallInst(F, V);
3766 }
3767
3768
3769 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3770   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3771   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3772
3773   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3774     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3775
3776   // or X, X = X
3777   if (Op0 == Op1)
3778     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3779
3780   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3781   // purpose is to compute bits we don't care about.
3782   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3783     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3784     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3785     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3786                              KnownZero, KnownOne))
3787       return &I;
3788   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3789     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3790   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3791     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3792       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3793   }
3794     
3795
3796   
3797   // or X, -1 == -1
3798   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3799     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3800     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3801     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3802       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3803       InsertNewInstBefore(Or, I);
3804       Or->takeName(Op0);
3805       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3806                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3807     }
3808
3809     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3810     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3811       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3812       InsertNewInstBefore(Or, I);
3813       Or->takeName(Op0);
3814       return BinaryOperator::createXor(Or,
3815                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3816     }
3817
3818     // Try to fold constant and into select arguments.
3819     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3820       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3821         return R;
3822     if (isa<PHINode>(Op0))
3823       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3824         return NV;
3825   }
3826
3827   Value *A = 0, *B = 0;
3828   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3829
3830   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3831     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3832       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3833   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3834     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3835       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3836
3837   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3838   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3839   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3840       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3841       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3842        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3843     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3844       return BSwap;
3845   }
3846   
3847   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3848   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3849       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3850     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3851     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3852     NOr->takeName(Op0);
3853     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3854   }
3855
3856   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3857   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3858       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3859     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3860     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3861     NOr->takeName(Op0);
3862     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3863   }
3864
3865   // (A & C)|(B & D)
3866   Value *C = 0, *D = 0;
3867   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3868       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3869     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3870     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3871     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3872     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3873       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3874       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3875       // replace with V+N.
3876       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3877         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3878             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3879           // Add commutes, try both ways.
3880           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3881             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3882           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3883             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3884         }
3885         // Or commutes, try both ways.
3886         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3887             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3888           // Add commutes, try both ways.
3889           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3890             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3891           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3892             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3893         }
3894       }
3895       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3896     }
3897     
3898     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3899     // terms for V1 & (V2|V3).
3900     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3901       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3902         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3903       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3904         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3905       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3906         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3907       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3908         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3909       
3910       if (V1) {
3911         Value *Or =
3912           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3913         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3914       }
3915     }
3916   }
3917   
3918   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3919   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3920     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3921       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3922           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3923           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3924         Instruction *NewOp =
3925         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3926                                                      SI1->getOperand(0),
3927                                                      SI0->getName()), I);
3928         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3929                                       SI1->getOperand(1));
3930       }
3931   }
3932
3933   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3934     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3935       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3936   } else {
3937     A = 0;
3938   }
3939   // Note, A is still live here!
3940   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3941     if (Op0 == B)
3942       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3943
3944     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3945     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3946       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3947                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3948       return BinaryOperator::createNot(And);
3949     }
3950   }
3951
3952   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3953   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3954     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3955       return R;
3956
3957     Value *LHSVal, *RHSVal;
3958     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3959     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3960     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3961       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3962         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3963             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3964             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3965             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3966             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3967             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3968             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3969             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3970           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3971           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3972           bool NeedsSwap;
3973           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
3974             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3975           else
3976             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3977             
3978           if (NeedsSwap) {
3979             std::swap(LHS, RHS);
3980             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3981             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3982           }
3983
3984           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3985           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3986           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3987           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3988           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3989           // equal.
3990           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3991
3992           switch (LHSCC) {
3993           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3994           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3995             switch (RHSCC) {
3996             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3997             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3998               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3999                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4000                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4001                                                       LHSVal->getName()+".off");
4002                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4003                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4004                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4005               }
4006               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4007             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4008             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4009               break;
4010             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4011             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4012             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4013               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4014             }
4015             break;
4016           case ICmpInst::ICMP_NE:
4017             switch (RHSCC) {
4018             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4019             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4020             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4021             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4022               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4023             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4024             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4025             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4026               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4027             }
4028             break;
4029           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4030             switch (RHSCC) {
4031             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4032             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4033               break;
4034             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4035               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4036               // this can cause overflow.
4037               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4038                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4039               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4040                                      false, I);
4041             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4042               break;
4043             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4044             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4045               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4046             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4047               break;
4048             }
4049             break;
4050           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4051             switch (RHSCC) {
4052             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4053             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4054               break;
4055             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4056               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4057               // this can cause overflow.
4058               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4059                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4060               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4061                                      false, I);
4062             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4063               break;
4064             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4065             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4066               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4067             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4068               break;
4069             }
4070             break;
4071           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4072             switch (RHSCC) {
4073             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4074             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4075             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4076               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4077             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4078               break;
4079             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4080             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4081               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4082             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4083               break;
4084             }
4085             break;
4086           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4087             switch (RHSCC) {
4088             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4089             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4090             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4091               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4092             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4093               break;
4094             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4095             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4096               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4097             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4098               break;
4099             }
4100             break;
4101           }
4102         }
4103   }
4104     
4105   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4106   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4107     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4108       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4109         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4110         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4111             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4112             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4113                               I.getType(), TD) &&
4114             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4115                               I.getType(), TD)) {
4116           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4117                                                         Op1C->getOperand(0),
4118                                                         I.getName());
4119           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4120           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4121         }
4122       }
4123   }
4124   
4125     
4126   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4127   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4128     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4129       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4130           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO)
4131         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4132           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4133             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4134             // true.
4135             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4136               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4137             
4138             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4139             // rest.
4140             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4141                                 RHS->getOperand(0));
4142           }
4143     }
4144   }
4145
4146   return Changed ? &I : 0;
4147 }
4148
4149 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4150 struct XorSelf {
4151   Value *RHS;
4152   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4153   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4154   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4155     return &Xor;
4156   }
4157 };
4158
4159
4160 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4161   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4162   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4163
4164   if (isa<UndefValue>(Op1))
4165     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4166
4167   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4168   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4169     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4170     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4171   }
4172   
4173   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4174   // purpose is to compute bits we don't care about.
4175   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4176     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4177     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4178     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4179                              KnownZero, KnownOne))
4180       return &I;
4181   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4182     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4183   }
4184
4185   // Is this a ~ operation?
4186   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4187     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4188     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4189     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4190       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4191           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4192         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4193         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4194           Instruction *NotY =
4195             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4196                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4197           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4198           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4199             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4200           else
4201             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4202         }
4203       }
4204     }
4205   }
4206   
4207   
4208   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4209     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4210     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4211       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4212         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4213                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4214
4215       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4216         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4217                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4218     }
4219
4220     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4221       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4222       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4223         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4224           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4225           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4226                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4227           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4228         }
4229           
4230       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4231         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4232           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4233           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4234             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4235             return BinaryOperator::createSub(
4236                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4237                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4238                                           Op0I->getOperand(0));
4239           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4240             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4241             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4242             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4243
4244           }
4245         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4246           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4247           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4248             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4249             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4250             // NewRHS.
4251             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4252             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4253                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4254             AddToWorkList(Op0I);
4255             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4256             I.setOperand(1, NewRHS);
4257             return &I;
4258           }
4259         }
4260     }
4261
4262     // Try to fold constant and into select arguments.
4263     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4264       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4265         return R;
4266     if (isa<PHINode>(Op0))
4267       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4268         return NV;
4269   }
4270
4271   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4272     if (X == Op1)
4273       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4274
4275   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4276     if (X == Op0)
4277       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4278
4279   
4280   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4281   if (Op1I) {
4282     Value *A, *B;
4283     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4284       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4285         Op1I->swapOperands();
4286         I.swapOperands();
4287         std::swap(Op0, Op1);
4288       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4289         I.swapOperands();     // Simplified below.
4290         std::swap(Op0, Op1);
4291       }
4292     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4293       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4294         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4295       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4296         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4297     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4298       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4299         Op1I->swapOperands();
4300         std::swap(A, B);
4301       }
4302       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4303         I.swapOperands();     // Simplified below.
4304         std::swap(Op0, Op1);
4305       }
4306     }
4307   }
4308   
4309   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4310   if (Op0I) {
4311     Value *A, *B;
4312     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4313       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4314         std::swap(A, B);
4315       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4316         Instruction *NotB =
4317           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4318         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4319       }
4320     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4321       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4322         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4323       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4324         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4325     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4326       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4327         std::swap(A, B);
4328       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4329           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4330         Instruction *N =
4331           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4332         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4333       }
4334     }
4335   }
4336   
4337   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4338   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4339       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4340       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4341       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4342     Instruction *NewOp =
4343       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4344                                                     Op1I->getOperand(0),
4345                                                     Op0I->getName()), I);
4346     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4347                                   Op1I->getOperand(1));
4348   }
4349     
4350   if (Op0I && Op1I) {
4351     Value *A, *B, *C, *D;
4352     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4353     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4354         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4355       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4356         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4357     }
4358     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4359     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4360         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4361       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4362         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4363     }
4364     
4365     // (A & B)^(C & D)
4366     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4367         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4368         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4369       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4370       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4371       if (A == C)
4372         X = A, Y = B, Z = D;
4373       else if (A == D)
4374         X = A, Y = B, Z = C;
4375       else if (B == C)
4376         X = B, Y = A, Z = D;
4377       else if (B == D)
4378         X = B, Y = A, Z = C;
4379       
4380       if (X) {
4381         Instruction *NewOp =
4382         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4383         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4384       }
4385     }
4386   }
4387     
4388   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4389   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4390     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4391       return R;
4392
4393   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4394   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4395     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4396       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4397         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4398         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4399             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4400             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4401                               I.getType(), TD) &&
4402             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4403                               I.getType(), TD)) {
4404           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4405                                                          Op1C->getOperand(0),
4406                                                          I.getName());
4407           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4408           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4409         }
4410       }
4411   }
4412   return Changed ? &I : 0;
4413 }
4414
4415 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4416 /// overflowed for this type.
4417 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4418                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4419   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4420
4421   if (IsSigned)
4422     if (In2->getValue().isNegative())
4423       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4424     else
4425       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4426   else
4427     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4428 }
4429
4430 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4431 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4432 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4433 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4434   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4435   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4436   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4437   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4438
4439   // Build a mask for high order bits.
4440   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4441   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4442
4443   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4444     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4445     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4446     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4447       if (OpC->isZero()) continue;
4448       
4449       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4450       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4451         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4452         
4453         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4454           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4455         else
4456           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4457                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4458                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4459                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4460         continue;
4461       }
4462       
4463       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4464       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4465       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4466       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4467         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4468       else {
4469         // Emit an add instruction.
4470         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4471            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4472                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4473       }
4474       continue;
4475     }
4476     // Convert to correct type.
4477     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4478       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4479         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4480       else
4481         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4482                                                  Op->getName()+".c"), I);
4483     }
4484     if (Size != 1) {
4485       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4486       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4487         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4488       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4489         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4490                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4491     }
4492
4493     // Emit an add instruction.
4494     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4495       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4496                                     cast<Constant>(Result));
4497     else
4498       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4499                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4500   }
4501   return Result;
4502 }
4503
4504 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4505 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4506 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4507                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4508                                        Instruction &I) {
4509   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4510
4511   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4512     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4513       RHS = CI->getOperand(0);
4514
4515   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4516   if (PtrBase == RHS) {
4517     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4518     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4519     // each index is zero or not.
4520     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4521       Instruction *InVal = 0;
4522       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4523       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4524         bool EmitIt = true;
4525         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4526           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4527             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4528           if (C->isNullValue())
4529             EmitIt = false;
4530           else if (TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4531             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4532           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4533             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4534                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4535                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4536         }
4537
4538         if (EmitIt) {
4539           Instruction *Comp =
4540             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4541                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4542           if (InVal == 0)
4543             InVal = Comp;
4544           else {
4545             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4546             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4547             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4548               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4549             else                              // True if all are equal
4550               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4551           }
4552         }
4553       }
4554
4555       if (InVal)
4556         return InVal;
4557       else
4558         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4559         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4560                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4561     }
4562
4563     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4564     // the result to fold to a constant!
4565     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4566       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4567       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4568       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4569                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4570     }
4571   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4572     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4573     // compare the base pointer.
4574     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4575       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4576       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4577                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4578       if (IndicesTheSame)
4579         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4580           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4581             IndicesTheSame = false;
4582             break;
4583           }
4584
4585       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4586       if (IndicesTheSame)
4587         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4588                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4589
4590       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4591       // different, bail out.
4592       return 0;
4593     }
4594
4595     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4596     bool AllZeros = true;
4597     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4598       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4599           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4600         AllZeros = false;
4601         break;
4602       }
4603     if (AllZeros)
4604       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4605                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4606
4607     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4608     AllZeros = true;
4609     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4610       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4611           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4612         AllZeros = false;
4613         break;
4614       }
4615     if (AllZeros)
4616       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4617
4618     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4619       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4620       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4621       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4622       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4623         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4624           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4625                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4626             // Irreconcilable differences.
4627             NumDifferences = 2;
4628             break;
4629           } else {
4630             if (NumDifferences++) break;
4631             DiffOperand = i;
4632           }
4633         }
4634
4635       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4636         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4637                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4638                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4639
4640       else if (NumDifferences == 1) {
4641         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4642         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4643         // Make sure we do a signed comparison here.
4644         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4645       }
4646     }
4647
4648     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4649     // the result to fold to a constant!
4650     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4651         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4652       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4653       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4654       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4655       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4656     }
4657   }
4658   return 0;
4659 }
4660
4661 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4662   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4663   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4664
4665   // Fold trivial predicates.
4666   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4667     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4668   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4669     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4670   
4671   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4672   if (Op0 == Op1) {
4673     switch (I.getPredicate()) {
4674     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4675     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4676     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4677     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4678       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4679     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4680     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4681     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4682       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4683       
4684     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4685     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4686     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4687     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4688       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4689       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4690       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4691       return &I;
4692       
4693     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4694     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4695     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4696     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4697       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4698       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4699       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4700       return &I;
4701     }
4702   }
4703     
4704   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4705     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4706
4707   // Handle fcmp with constant RHS
4708   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4709     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4710       switch (LHSI->getOpcode()) {
4711       case Instruction::PHI:
4712         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4713           return NV;
4714         break;
4715       case Instruction::Select:
4716         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4717         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4718         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4719         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4720         if (LHSI->hasOneUse()) {
4721           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4722             // Fold the known value into the constant operand.
4723             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4724             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4725             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4726                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4727                                                       I.getName()), I);
4728           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4729             // Fold the known value into the constant operand.
4730             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4731             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4732             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4733                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4734                                                       I.getName()), I);
4735           }
4736         }
4737
4738         if (Op1)
4739           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4740         break;
4741       }
4742   }
4743
4744   return Changed ? &I : 0;
4745 }
4746
4747 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4748   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4749   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4750   const Type *Ty = Op0->getType();
4751
4752   // icmp X, X
4753   if (Op0 == Op1)
4754     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4755                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4756
4757   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4758     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4759
4760   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4761   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4762   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4763        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4764       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4765        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4766     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4767                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4768
4769   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4770   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4771     switch (I.getPredicate()) {
4772     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4773     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4774       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4775       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4776       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4777     }
4778     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4779       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4780
4781     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4782     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4783       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4784       // FALL THROUGH
4785     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4786     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4787       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4788       InsertNewInstBefore(Not, I);
4789       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4790     }
4791     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4792     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4793       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4794       // FALL THROUGH
4795     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4796     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4797       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4798       InsertNewInstBefore(Not, I);
4799       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4800     }
4801     }
4802   }
4803
4804   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4805   // can be folded into the comparison.
4806   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4807     switch (I.getPredicate()) {
4808     default: break;
4809     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4810       if (CI->isMinValue(false))
4811         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4812       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4813         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4814       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4815         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4816       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4817       if (CI->isMinValue(true))
4818         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4819                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4820           
4821       break;
4822
4823     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4824       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4825         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4826       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4827         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4828       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4829         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4830       break;
4831
4832     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4833       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4834         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4835       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4836         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4837       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4838         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4839         
4840       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4841       if (CI->isMaxValue(true))
4842         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4843                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4844       break;
4845
4846     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4847       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4848         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4849       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4850         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4851       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4852         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4853       break;
4854
4855     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4856       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4857         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4858       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4859         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4860       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4861         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4862       break;
4863
4864     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4865       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4866         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4867       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4868         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4869       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4870         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4871       break;
4872
4873     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4874       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4875         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4876       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4877         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4878       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4879         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4880       break;
4881
4882     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4883       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4884         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4885       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4886         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4887       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4888         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4889       break;
4890     }
4891
4892     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4893     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4894     // already been handled above, this requires little checking.
4895     //
4896     switch (I.getPredicate()) {
4897     default: break;
4898     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4899       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4900     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4901       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4902     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4903       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4904     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4905       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4906     }
4907     
4908     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4909     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4910     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4911     
4912     bool UnusedBit;
4913     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4914     
4915     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4916     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4917     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4918                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4919                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4920                              KnownZero, KnownOne, 0))
4921       return &I;
4922         
4923     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4924     // in.
4925     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4926       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4927       // EQ and NE we use unsigned values.
4928       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4929       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4930       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4931         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4932                                                Max);
4933       } else {
4934         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4935                                                  Max);
4936       }
4937       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4938       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4939       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4940         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4941           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4942         break;
4943       case ICmpInst::ICMP_NE:
4944         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4945           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4946         break;
4947       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4948         if (Max.ult(RHSVal))
4949           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4950         if (Min.uge(RHSVal))
4951           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4952         break;
4953       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4954         if (Min.ugt(RHSVal))
4955           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4956         if (Max.ule(RHSVal))
4957           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4958         break;
4959       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4960         if (Max.slt(RHSVal))
4961           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4962         if (Min.sgt(RHSVal))
4963           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4964         break;
4965       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4966         if (Min.sgt(RHSVal))
4967           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4968         if (Max.sle(RHSVal))
4969           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4970         break;
4971       }
4972     }
4973           
4974     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4975     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4976     // instruction can be folded into the icmp 
4977     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4978       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4979         return Res;
4980   }
4981
4982   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4983   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4984     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4985       switch (LHSI->getOpcode()) {
4986       case Instruction::GetElementPtr:
4987         if (RHSC->isNullValue()) {
4988           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4989           bool isAllZeros = true;
4990           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4991             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4992                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4993               isAllZeros = false;
4994               break;
4995             }
4996           if (isAllZeros)
4997             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
4998                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4999         }
5000         break;
5001
5002       case Instruction::PHI:
5003         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5004           return NV;
5005         break;
5006       case Instruction::Select: {
5007         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5008         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5009         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5010         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5011         if (LHSI->hasOneUse()) {
5012           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5013             // Fold the known value into the constant operand.
5014             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5015             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5016             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5017                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5018                                                    I.getName()), I);
5019           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5020             // Fold the known value into the constant operand.
5021             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5022             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5023             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5024                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5025                                                    I.getName()), I);
5026           }
5027         }
5028
5029         if (Op1)
5030           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5031         break;
5032       }
5033       case Instruction::Malloc:
5034         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5035         // can assume it is successful and remove the malloc.
5036         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5037           AddToWorkList(LHSI);
5038           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5039                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5040         }
5041         break;
5042       }
5043   }
5044
5045   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5046   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5047     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5048       return NI;
5049   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5050     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5051                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5052       return NI;
5053
5054   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5055   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5056   // now.
5057   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5058     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5059         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5060       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5061       // operand, where it can often be eliminated completely.
5062       Op0 = CI->getOperand(0);
5063
5064       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5065       // so eliminate it as well.
5066       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5067         Op1 = CI2->getOperand(0);
5068
5069       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5070       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5071         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5072           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5073         } else {
5074           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5075           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5076         }
5077       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5078     }
5079   }
5080   
5081   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5082     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5083     // This comes up when you have code like
5084     //   int X = A < B;
5085     //   if (X) ...
5086     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5087     // with a constant or another cast from the same type.
5088     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5089       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5090         return R;
5091   }
5092   
5093   if (I.isEquality()) {
5094     Value *A, *B, *C, *D;
5095     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5096       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5097         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5098         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5099                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5100       }
5101
5102       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5103         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5104         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5105           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5106             if (Op1->hasOneUse()) {
5107               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5108               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5109               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5110                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5111             }
5112         
5113         // A^B == A^D -> B == D
5114         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5115         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5116         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5117         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5118       }
5119     }
5120     
5121     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5122         (A == Op0 || B == Op0)) {
5123       // A == (A^B)  ->  B == 0
5124       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5125       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5126                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5127     }
5128     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5129       // (A-B) == A  ->  B == 0
5130       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5131                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5132     }
5133     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5134       // A == (A-B)  ->  B == 0
5135       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5136                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5137     }
5138     
5139     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5140     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5141         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5142         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5143       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5144       
5145       if (A == C) {
5146         X = B; Y = D; Z = A;
5147       } else if (A == D) {
5148         X = B; Y = C; Z = A;
5149       } else if (B == C) {
5150         X = A; Y = D; Z = B;
5151       } else if (B == D) {
5152         X = A; Y = C; Z = B;
5153       }
5154       
5155       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5156         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5157         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5158         I.setOperand(0, Op1);
5159         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5160         return &I;
5161       }
5162     }
5163   }
5164   return Changed ? &I : 0;
5165 }
5166
5167
5168 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5169 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5170 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5171                                           ConstantInt *DivRHS) {
5172   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5173   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5174   
5175   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5176   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5177   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5178   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5179   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5180   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5181   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5182   // if it finds it. 
5183   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5184   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5185     return 0;
5186   if (DivRHS->isZero())
5187     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5188
5189   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5190   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5191   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5192   // instead of computing a divide. 
5193   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5194
5195   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5196   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5197   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5198   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5199                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5200
5201   // Get the ICmp opcode
5202   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5203
5204   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5205   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5206   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5207   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5208   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5209   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5210   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5211   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5212   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5213   
5214   
5215   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5216     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5217     LoBound = Prod;
5218     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5219     if (!HiOverflow)
5220       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5221   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5222     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5223       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5224       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5225       HiBound = DivRHS;
5226     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5227       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5228       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5229       if (!HiOverflow)
5230         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5231     } else {                       // (X / pos) op neg
5232       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5233       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5234       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5235                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5236       HiBound = AddOne(Prod);
5237       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5238     }
5239   } else {                         // Divisor is < 0.
5240     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5241       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5242       LoBound = AddOne(DivRHS);
5243       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5244       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5245         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5246         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5247       }
5248     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5249       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5250       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5251       if (!LoOverflow)
5252         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5253       HiBound = AddOne(Prod);
5254     } else {                       // (X / neg) op neg
5255       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5256       LoBound = Prod;
5257       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5258       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5259     }
5260     
5261     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5262     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5263   }
5264
5265   Value *X = DivI->getOperand(0);
5266   switch (Pred) {
5267   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5268   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5269     if (LoOverflow && HiOverflow)
5270       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5271     else if (HiOverflow)
5272       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5273                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5274     else if (LoOverflow)
5275       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5276                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5277     else
5278       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5279   case ICmpInst::ICMP_NE:
5280     if (LoOverflow && HiOverflow)
5281       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5282     else if (HiOverflow)
5283       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5284                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5285     else if (LoOverflow)
5286       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5287                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5288     else
5289       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5290   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5291   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5292     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5293       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5294     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5295       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5296     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5297   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5298   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5299     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5300       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5301     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5302       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5303     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5304       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5305     else
5306       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5307   }
5308 }
5309
5310
5311 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5312 ///
5313 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5314                                                           Instruction *LHSI,
5315                                                           ConstantInt *RHS) {
5316   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5317   
5318   switch (LHSI->getOpcode()) {
5319   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5320     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5321       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5322       // fold the xor.
5323       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5324           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5325         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5326         
5327         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5328         // the operation, just stop using the Xor.
5329         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5330           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5331           AddToWorkList(LHSI);
5332           return &ICI;
5333         }
5334         
5335         // Was the old condition true if the operand is positive?
5336         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5337         
5338         // If so, the new one isn't.
5339         isTrueIfPositive ^= true;
5340         
5341         if (isTrueIfPositive)
5342           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5343         else
5344           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5345       }
5346     }
5347     break;
5348   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5349     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5350         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5351       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5352       
5353       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5354       // and/compare to be the input width without changing the value
5355       // produced, eliminating a cast.
5356       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5357         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5358         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5359         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5360         // bit would not work.
5361         if (Cast->hasOneUse() &&
5362             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5363              RHSV.isPositive())) {
5364           uint32_t BitWidth = 
5365             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5366           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5367           NewCST.zext(BitWidth);
5368           APInt NewCI = RHSV;
5369           NewCI.zext(BitWidth);
5370           Instruction *NewAnd = 
5371             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5372                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5373           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5374           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5375                               ConstantInt::get(NewCI));
5376         }
5377       }
5378       
5379       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5380       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5381       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5382       // access.
5383       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5384       if (Shift && !Shift->isShift())
5385         Shift = 0;
5386       
5387       ConstantInt *ShAmt;
5388       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5389       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5390       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5391       
5392       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5393       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5394       // rights, as they sign-extend.
5395       if (ShAmt) {
5396         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5397         if (!CanFold) {
5398           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5399           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5400           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5401           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5402           
5403           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5404           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5405                AndCST->getValue()) == 0)
5406             CanFold = true;
5407         }
5408         
5409         if (CanFold) {
5410           Constant *NewCst;
5411           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5412             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5413           else
5414             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5415           
5416           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5417           // compared.
5418           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5419             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5420             // As a special case, check to see if this means that the
5421             // result is always true or false now.
5422             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5423               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5424             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5425               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5426           } else {
5427             ICI.setOperand(1, NewCst);
5428             Constant *NewAndCST;
5429             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5430               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5431             else
5432               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5433             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5434             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5435             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5436             AddUsesToWorkList(ICI);
5437             return &ICI;
5438           }
5439         }
5440       }
5441       
5442       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5443       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5444       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5445       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5446           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5447           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5448         // Compute C << Y.
5449         Value *NS;
5450         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5451           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5452                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5453         } else {
5454           // Insert a logical shift.
5455           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5456                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5457         }
5458         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5459         
5460         // Compute X & (C << Y).
5461         Instruction *NewAnd = 
5462           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5463         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5464         
5465         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5466         return &ICI;
5467       }
5468     }
5469     break;
5470     
5471   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5472     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5473     if (!ShAmt) break;
5474     
5475     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5476     
5477     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5478     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5479     // simplified.
5480     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5481       break;
5482     
5483     if (ICI.isEquality()) {
5484       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5485       // comparison cannot succeed.
5486       Constant *Comp =
5487         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5488       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5489         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5490         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5491         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5492       }
5493       
5494       if (LHSI->hasOneUse()) {
5495         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5496         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5497         Constant *Mask =
5498           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5499         
5500         Instruction *AndI =
5501           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5502                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5503         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5504         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5505                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5506       }
5507     }
5508     
5509     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5510     bool TrueIfSigned = false;
5511     if (LHSI->hasOneUse() &&
5512         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5513       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5514       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5515                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5516       Instruction *AndI =
5517         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5518                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5519       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5520       
5521       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5522                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5523     }
5524     break;
5525   }
5526     
5527   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5528   case Instruction::AShr: {
5529     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5530     if (!ShAmt) break;
5531
5532     if (ICI.isEquality()) {
5533       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5534       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5535       // simplified.
5536       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5537       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5538         break;
5539       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5540       
5541       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5542       // comparison cannot succeed.
5543       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5544       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5545         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5546       else
5547         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5548       
5549       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5550         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5551         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5552         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5553       }
5554       
5555       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5556         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5557         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5558         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5559         
5560         Instruction *AndI =
5561           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5562                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5563         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5564         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5565                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5566       }
5567     }
5568     break;
5569   }
5570     
5571   case Instruction::SDiv:
5572   case Instruction::UDiv:
5573     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5574     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5575     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5576     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5577     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5578     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5579     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5580       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5581                                           DivRHS))
5582         return R;
5583     break;
5584   }
5585   
5586   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5587   if (ICI.isEquality()) {
5588     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5589     
5590     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5591     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5592     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5593       switch (BO->getOpcode()) {
5594       case Instruction::SRem:
5595         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5596         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5597           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5598           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5599             Instruction *NewRem =
5600               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5601                                          BO->getName());
5602             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5603             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5604                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5605           }
5606         }
5607         break;
5608       case Instruction::Add:
5609         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5610         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5611           if (BO->hasOneUse())
5612             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5613                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5614         } else if (RHSV == 0) {
5615           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5616           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5617           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5618           
5619           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5620             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5621           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5622             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5623           else if (BO->hasOneUse()) {
5624             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5625             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5626             Neg->takeName(BO);
5627             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5628           }
5629         }
5630         break;
5631       case Instruction::Xor:
5632         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5633         // the explicit xor.
5634         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5635           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5636                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5637         
5638         // FALLTHROUGH
5639       case Instruction::Sub:
5640         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5641         if (RHSV == 0)
5642           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5643                               BO->getOperand(1));
5644         break;
5645         
5646       case Instruction::Or:
5647         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5648         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5649         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5650           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5651           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5652             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5653                                                              isICMP_NE));
5654         }
5655         break;
5656         
5657       case Instruction::And:
5658         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5659           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5660           // comparison can never succeed!
5661           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5662             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5663                                                              isICMP_NE));
5664           
5665           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5666           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5667             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5668                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5669                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5670           
5671           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5672           if (isSignBit(BOC)) {
5673             Value *X = BO->getOperand(0);
5674             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5675             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5676               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5677             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5678           }
5679           
5680           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5681           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5682             Value *X = BO->getOperand(0);
5683             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5684             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5685               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5686             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5687           }
5688         }
5689       default: break;
5690       }
5691     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5692       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5693       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5694         AddToWorkList(II);
5695         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5696         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5697         return &ICI;
5698       }
5699     }
5700   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5701             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5702             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5703     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5704       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5705       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5706       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5707       if (SrcTy->isInteger() && 
5708           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5709         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5710         // smaller constant values.
5711         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5712           // X u< 128 => X s> -1
5713           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5714                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5715         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5716                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5717           // X u> 127 => X s< 0
5718           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5719                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5720         }
5721       }
5722     }
5723   }
5724   return 0;
5725 }
5726
5727 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5728 /// We only handle extending casts so far.
5729 ///
5730 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5731   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5732   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5733   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5734   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5735   Value *RHSCIOp;
5736
5737   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5738   // integer type is the same size as the pointer type.
5739   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5740       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5741          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5742     Value *RHSOp = 0;
5743     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5744       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5745     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5746       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5747       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5748       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5749         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5750                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5751     }
5752
5753     if (RHSOp)
5754       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5755   }
5756   
5757   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5758   // Enforce this.
5759   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5760       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5761     return 0;
5762
5763   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5764   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5765
5766   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5767     // Not an extension from the same type?
5768     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5769     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5770       return 0;
5771     
5772     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5773     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5774     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5775       return 0;
5776
5777     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5778     // then we can't handle this.
5779     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5780       return 0;
5781     
5782     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5783     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5784   }
5785
5786   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5787   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5788   if (!CI)
5789     return 0;
5790
5791   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5792   // reextended to DestTy.
5793   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5794   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5795
5796   // If the re-extended constant didn't change...
5797   if (Res2 == CI) {
5798     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5799     // For example, we might have:
5800     //    %A = sext short %X to uint
5801     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5802     // It is incorrect to transform this into 
5803     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5804     // because %A may have negative value. 
5805     //
5806     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5807     // OR operation is EQ/NE.
5808     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5809       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5810     else
5811       return 0;
5812   }
5813
5814   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5815   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5816
5817   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5818   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5819   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5820     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5821   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5822     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5823
5824   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5825   // should have been folded away previously and not enter in here.
5826   Value *Result;
5827   if (isSignedCmp) {
5828     // We're performing a signed comparison.
5829     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5830       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5831     else
5832       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5833   } else {
5834     // We're performing an unsigned comparison.
5835     if (isSignedExt) {
5836       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5837       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5838       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5839       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5840                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5841     } else {
5842       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5843       Result = ConstantInt::getTrue();
5844     }
5845   }
5846
5847   // Finally, return the value computed.
5848   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5849       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5850     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5851   } else {
5852     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5853             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5854            "ICmp should be folded!");
5855     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5856       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5857     else
5858       return BinaryOperator::createNot(Result);
5859   }
5860 }
5861
5862 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5863   return commonShiftTransforms(I);
5864 }
5865
5866 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5867   return commonShiftTransforms(I);
5868 }
5869
5870 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5871   return commonShiftTransforms(I);
5872 }
5873
5874 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5875   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5876   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5877
5878   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5879   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5880   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5881       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5882     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5883   
5884   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5885     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5886       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5887     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5888       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5889   }
5890   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5891     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5892       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5893     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5894       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5895   }
5896
5897   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5898   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5899     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5900       if (CSI->isAllOnesValue())
5901         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5902
5903   // Try to fold constant and into select arguments.
5904   if (isa<Constant>(Op0))
5905     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5906       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5907         return R;
5908
5909   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5910   if (I.isArithmeticShift()) {
5911     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5912           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5913       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5914     }
5915   }
5916
5917   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5918     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5919       return Res;
5920   return 0;
5921 }
5922
5923 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5924                                                BinaryOperator &I) {
5925   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5926
5927   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5928   // purpose is to compute bits we don't care about.
5929   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5930   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5931   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5932                            KnownZero, KnownOne))
5933     return &I;
5934   
5935   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5936   // of a signed value.
5937   //
5938   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5939     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5940       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5941     else {
5942       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5943       return &I;
5944     }
5945   }
5946   
5947   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5948   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5949     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5950       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5951         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5952                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5953   
5954   // Try to fold constant and into select arguments.
5955   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5956     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5957       return R;
5958   if (isa<PHINode>(Op0))
5959     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5960       return NV;
5961   
5962   if (Op0->hasOneUse()) {
5963     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5964       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5965       Value *V1, *V2;
5966       ConstantInt *CC;
5967       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5968         default: break;
5969         case Instruction::Add:
5970         case Instruction::And:
5971         case Instruction::Or:
5972         case Instruction::Xor: {
5973           // These operators commute.
5974           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5975           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5976               match(Op0BO->getOperand(1),
5977                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5978             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5979                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5980                                             Op0BO->getName());
5981             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5982             Instruction *X = 
5983               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5984                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5985             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5986             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5987             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5988                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5989           }
5990           
5991           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5992           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5993           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5994               match(Op0BOOp1, 
5995                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5996               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5997               V2 == Op1) {
5998             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5999                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6000                                                      Op0BO->getName());
6001             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6002             Instruction *XM =
6003               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6004                                         V1->getName()+".mask");
6005             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6006             
6007             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6008           }
6009         }
6010           
6011         // FALL THROUGH.
6012         case Instruction::Sub: {
6013           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6014           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6015               match(Op0BO->getOperand(0),
6016                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6017             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6018                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6019                                                      Op0BO->getName());
6020             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6021             Instruction *X =
6022               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6023                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6024             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6025             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6026             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6027                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6028           }
6029           
6030           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6031           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6032               match(Op0BO->getOperand(0),
6033                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6034                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6035               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6036                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6037             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6038                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6039                                                      Op0BO->getName());
6040             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6041             Instruction *XM =
6042               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6043                                         V1->getName()+".mask");
6044             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6045             
6046             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6047           }
6048           
6049           break;
6050         }
6051       }
6052       
6053       
6054       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6055       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6056       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6057         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6058         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6059         
6060         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6061           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6062           case Instruction::Add:
6063             isValid = isLeftShift;
6064             break;
6065           case Instruction::Or:
6066           case Instruction::Xor:
6067             highBitSet = false;
6068             break;
6069           case Instruction::And:
6070             highBitSet = true;
6071             break;
6072         }
6073         
6074         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6075         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6076         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6077         // the constant which would cause it to be modified for this
6078         // operation.
6079         //
6080         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6081           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6082         }
6083         
6084         if (isValid) {
6085           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6086           
6087           Instruction *NewShift =
6088             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6089           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6090           NewShift->takeName(Op0BO);
6091           
6092           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6093                                         NewRHS);
6094         }
6095       }
6096     }
6097   }
6098   
6099   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6100   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6101   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6102     ShiftOp = 0;
6103   
6104   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6105     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6106     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6107     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6108     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6109     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6110     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6111     
6112     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6113     if (AmtSum > TypeBits)
6114       AmtSum = TypeBits;
6115     
6116     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6117     
6118     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6119     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6120       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6121                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6122     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6123                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6124       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6125       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6126     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6127                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6128       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6129       Instruction *Shift =
6130         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6131       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6132
6133       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6134       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6135     }
6136     
6137     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6138     // right.  See if the amounts are equal.
6139     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6140       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6141       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6142         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6143         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6144       }
6145       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6146       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6147         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6148         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6149       }
6150       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6151       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6152       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6153       // generators.
6154       const Type *SExtType = 0;
6155       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6156       case 1  :
6157       case 8  :
6158       case 16 :
6159       case 32 :
6160       case 64 :
6161       case 128:
6162         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6163         break;
6164       default: break;
6165       }
6166       if (SExtType) {
6167         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6168         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6169         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6170       }
6171       // Otherwise, we can't handle it yet.
6172     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6173       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6174       
6175       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6176       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6177         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6178                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6179         Instruction *Shift =
6180           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6181         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6182         
6183         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6184         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6185       }
6186       
6187       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6188       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6189         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6190         Instruction *Shift =
6191           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6192         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6193         
6194         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6195         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6196       }
6197       
6198       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6199     } else {
6200       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6201       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6202
6203       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6204       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6205         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6206                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6207         Instruction *Shift =
6208           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6209                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6210         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6211         
6212         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6213         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6214       }
6215       
6216       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6217       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6218         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6219         Instruction *Shift =
6220           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6221         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6222         
6223         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6224         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6225       }
6226       
6227       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6228     }
6229   }
6230   return 0;
6231 }
6232
6233
6234 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6235 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6236 /// X*Scale+Offset.
6237 ///
6238 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6239                                         int &Offset) {
6240   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6241   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6242     Offset = CI->getZExtValue();
6243     Scale  = 0;
6244     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6245   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6246     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6247       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6248         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6249         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6250         Offset = 0;
6251         return I->getOperand(0);
6252       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6253         // This value is scaled by 'RHS'.
6254         Scale = RHS->getZExtValue();
6255         Offset = 0;
6256         return I->getOperand(0);
6257       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6258         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6259         // where C1 is divisible by C2.
6260         unsigned SubScale;
6261         Value *SubVal = 
6262           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6263         Offset += RHS->getZExtValue();
6264         Scale = SubScale;
6265         return SubVal;
6266       }
6267     }
6268   }
6269
6270   // Otherwise, we can't look past this.
6271   Scale = 1;
6272   Offset = 0;
6273   return Val;
6274 }
6275
6276
6277 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6278 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6279 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6280                                                    AllocationInst &AI) {
6281   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6282   
6283   // Remove any uses of AI that are dead.
6284   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6285   
6286   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6287     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6288     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6289       while (UI != E && *UI == User)
6290         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6291       
6292       ++NumDeadInst;
6293       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6294       EraseInstFromFunction(*User);
6295     }
6296   }
6297   
6298   // Get the type really allocated and the type casted to.
6299   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6300   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6301   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6302
6303   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6304   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6305   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6306
6307   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6308   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6309   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6310   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6311
6312   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6313   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6314   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6315
6316   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6317   // size argument.
6318   unsigned ArraySizeScale;
6319   int ArrayOffset;
6320   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6321     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6322  
6323   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6324   // do the xform.
6325   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6326       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6327
6328   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6329   Value *Amt = 0;
6330   if (Scale == 1) {
6331     Amt = NumElements;
6332   } else {
6333     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6334     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6335     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6336       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6337     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6338     else if (Scale != 1) {
6339       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6340       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6341     }
6342   }
6343   
6344   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6345     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6346     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6347     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6348   }
6349   
6350   AllocationInst *New;
6351   if (isa<MallocInst>(AI))
6352     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6353   else
6354     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6355   InsertNewInstBefore(New, AI);
6356   New->takeName(&AI);
6357   
6358   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6359   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6360   // die soon.
6361   if (!AI.hasOneUse()) {
6362     AddUsesToWorkList(AI);
6363     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6364     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6365     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6366     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6367     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6368   }
6369   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6370 }
6371
6372 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6373 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6374 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6375 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6376 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6377 ///
6378 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6379 /// extension operation if Ty is larger.
6380 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6381                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6382   // We can always evaluate constants in another type.
6383   if (isa<ConstantInt>(V))
6384     return true;
6385   
6386   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6387   if (!I) return false;
6388   
6389   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6390   
6391   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6392   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6393     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6394     // it, and this will remove a cast overall.
6395     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6396       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6397       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6398       // casts first.
6399       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6400         ++NumCastsRemoved;
6401       return true;
6402     }
6403   }
6404
6405   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6406   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6407   if (!I->hasOneUse()) return false;
6408
6409   switch (I->getOpcode()) {
6410   case Instruction::Add:
6411   case Instruction::Sub:
6412   case Instruction::And:
6413   case Instruction::Or:
6414   case Instruction::Xor:
6415     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6416     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6417                                       NumCastsRemoved) &&
6418            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6419                                       NumCastsRemoved);
6420
6421   case Instruction::Shl:
6422     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6423     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6424     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6425       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6426       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6427           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6428         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6429                                           NumCastsRemoved);
6430     }
6431     break;
6432   case Instruction::LShr:
6433     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6434     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6435     // already zeros.
6436     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6437       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6438       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6439       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6440           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6441             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6442           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6443         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6444                                           NumCastsRemoved);
6445       }
6446     }
6447     break;
6448   case Instruction::ZExt:
6449   case Instruction::SExt:
6450   case Instruction::Trunc:
6451     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6452     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6453     // of casts in the input.
6454     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6455       return true;
6456     
6457     break;
6458   default:
6459     // TODO: Can handle more cases here.
6460     break;
6461   }
6462   
6463   return false;
6464 }
6465
6466 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6467 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6468 /// evaluate the expression.
6469 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6470                                              bool isSigned) {
6471   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6472     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6473
6474   // Otherwise, it must be an instruction.
6475   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6476   Instruction *Res = 0;
6477   switch (I->getOpcode()) {
6478   case Instruction::Add:
6479   case Instruction::Sub:
6480   case Instruction::And:
6481   case Instruction::Or:
6482   case Instruction::Xor:
6483   case Instruction::AShr:
6484   case Instruction::LShr:
6485   case Instruction::Shl: {
6486     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6487     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6488     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6489                                  LHS, RHS, I->getName());
6490     break;
6491   }    
6492   case Instruction::Trunc:
6493   case Instruction::ZExt:
6494   case Instruction::SExt:
6495     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6496     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6497     // new.
6498     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6499       return I->getOperand(0);
6500     
6501     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6502     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6503                            Ty, I->getName());
6504     break;
6505   default: 
6506     // TODO: Can handle more cases here.
6507     assert(0 && "Unreachable!");
6508     break;
6509   }
6510   
6511   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6512 }
6513
6514 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6515 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6516   Value *Src = CI.getOperand(0);
6517
6518   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6519   // eliminate it now.
6520   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6521     if (Instruction::CastOps opc = 
6522         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6523       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6524       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6525       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6526     }
6527   }
6528
6529   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6530   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6531     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6532       return NV;
6533
6534   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6535   if (isa<PHINode>(Src))
6536     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6537       return NV;
6538   
6539   return 0;
6540 }
6541
6542 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6543 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6544   Value *Src = CI.getOperand(0);
6545   
6546   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6547     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6548     // this into a cast of the original pointer!
6549     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6550       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6551       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6552       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6553       AddToWorkList(GEP);
6554       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6555       return &CI;
6556     }
6557     
6558     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6559     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6560     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6561     // non-type-safe code.
6562     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6563       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6564         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6565         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6566         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6567         
6568         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6569         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6570         const Type *GEPIdxTy =
6571           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6572         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6573           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6574           
6575           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6576           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6577           // is something like [0 x {int, int}]
6578           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6579           int64_t FirstIdx = 0;
6580           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6581             FirstIdx = Offset/TySize;
6582             Offset %= TySize;
6583           
6584             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6585             if (Offset < 0) {
6586               --FirstIdx;
6587               Offset += TySize;
6588               assert(Offset >= 0);
6589             }
6590             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6591           }
6592           
6593           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6594
6595           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6596           while (Offset) {
6597             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6598               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6599               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6600                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6601                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6602               
6603                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6604                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6605               } else {
6606                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6607                 Offset = 0;
6608                 OrigBase = 0;
6609               }
6610             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6611               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6612               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6613                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6614                 Offset %= EltSize;
6615               } else {
6616                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6617               }
6618               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6619             } else {
6620               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6621               Offset = 0;
6622               OrigBase = 0;
6623             }
6624           }
6625           if (OrigBase) {
6626             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6627             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6628             // two.
6629             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6630                                                       NewIndices.begin(),
6631                                                       NewIndices.end(), "");
6632             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6633             NGEP->takeName(GEP);
6634             
6635             if (isa<BitCastInst>(CI))
6636               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6637             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6638             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6639           }
6640         }
6641       }      
6642     }
6643   }
6644     
6645   return commonCastTransforms(CI);
6646 }
6647
6648
6649
6650 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6651 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6652 /// cases.
6653 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6654 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6655   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6656     return Result;
6657
6658   Value *Src = CI.getOperand(0);
6659   const Type *SrcTy = Src->getType();
6660   const Type *DestTy = CI.getType();
6661   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6662   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6663
6664   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6665   // purpose is to compute bits we don't care about.
6666   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6667   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6668                            KnownZero, KnownOne))
6669     return &CI;
6670
6671   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6672   // can't do anything more. 
6673   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6674   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6675     return 0;
6676
6677   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6678   int NumCastsRemoved = 0;
6679   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6680       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6681                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6682     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6683     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6684     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6685     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6686     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6687     // require that two casts have been eliminated.
6688     bool DoXForm;
6689     switch (CI.getOpcode()) {
6690     default:
6691       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6692       // get here because of the check above.
6693       assert(0 && "Unknown cast type");
6694     case Instruction::Trunc:
6695       DoXForm = true;
6696       break;
6697     case Instruction::ZExt:
6698       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6699       break;
6700     case Instruction::SExt:
6701       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6702       break;
6703     }
6704     
6705     if (DoXForm) {
6706       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6707                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6708       assert(Res->getType() == DestTy);
6709       switch (CI.getOpcode()) {
6710       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6711       case Instruction::Trunc:
6712       case Instruction::BitCast:
6713         // Just replace this cast with the result.
6714         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6715       case Instruction::ZExt: {
6716         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6717         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6718         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6719                                                             SrcBitSize));
6720         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6721       }
6722       case Instruction::SExt:
6723         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6724         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6725             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6726                              CI), DestTy);
6727       }
6728     }
6729   }
6730   
6731   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6732   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6733
6734   switch (SrcI->getOpcode()) {
6735   case Instruction::Add:
6736   case Instruction::Mul:
6737   case Instruction::And:
6738   case Instruction::Or:
6739   case Instruction::Xor:
6740     // If we are discarding information, rewrite.
6741     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6742       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6743       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6744       // only be converting signedness, which is a noop.
6745       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6746           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6747           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6748         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6749         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6750         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6751         return BinaryOperator::create(
6752             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6753       }
6754     }
6755
6756     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6757     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6758         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6759         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6760         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6761       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6762       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6763     }
6764     break;
6765   case Instruction::SDiv:
6766   case Instruction::UDiv:
6767   case Instruction::SRem:
6768   case Instruction::URem:
6769     // If we are just changing the sign, rewrite.
6770     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6771       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6772       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6773       // only be converting signedness, which is a noop.
6774       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6775           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6776         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6777                                               Op0, DestTy, SrcI);
6778         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6779                                               Op1, DestTy, SrcI);
6780         return BinaryOperator::create(
6781           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6782       }
6783     }
6784     break;
6785
6786   case Instruction::Shl:
6787     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6788     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6789     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6790     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6791     // in the value.
6792     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6793         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6794       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6795           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6796       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6797       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6798       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6799     }
6800     break;
6801   case Instruction::AShr:
6802     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6803     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6804     // simplifications.
6805     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6806         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6807       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6808       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6809         // Insert the new logical shift right.
6810         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6811       }
6812     }
6813     break;
6814   }
6815   return 0;
6816 }
6817
6818 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6819   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6820     return Result;
6821   
6822   Value *Src = CI.getOperand(0);
6823   const Type *Ty = CI.getType();
6824   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6825   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6826   
6827   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6828     switch (SrcI->getOpcode()) {
6829     default: break;
6830     case Instruction::LShr:
6831       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6832       // are already zeros.
6833       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6834         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6835         
6836         // Get a mask for the bits shifting in.
6837         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6838         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6839         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6840           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6841             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6842
6843           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6844           // shift.
6845           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6846           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6847                                        Ty, CI);
6848           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6849         }
6850       } else {     // This is a variable shr.
6851         
6852         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6853         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6854         // loop-invariant and CSE'd.
6855         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6856           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6857
6858           Value *V = InsertNewInstBefore(
6859               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6860                                      "tmp"), CI);
6861           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6862                                                             SrcI->getOperand(0),
6863                                                             "tmp"), CI);
6864           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6865           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6866         }
6867       }
6868       break;
6869     }
6870   }
6871   
6872   return 0;
6873 }
6874
6875 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6876   // If one of the common conversion will work ..
6877   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6878     return Result;
6879
6880   Value *Src = CI.getOperand(0);
6881
6882   // If this is a cast of a cast
6883   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6884     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6885     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6886     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6887     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6888       // Get the sizes of the types involved
6889       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6890       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6891       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6892       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6893       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6894       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6895         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6896         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6897         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6898         Instruction *And = 
6899           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6900         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6901         if (And->getType() != CI.getType()) {
6902           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6903           InsertNewInstBefore(And, CI);
6904           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6905         }
6906         return And;
6907       }
6908     }
6909   }
6910
6911   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6912     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6913     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6914     // cast to integer to avoid the comparison.
6915     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6916       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6917       
6918       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6919       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6920       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6921           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6922         Value *In = ICI->getOperand(0);
6923         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6924                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6925         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6926                                                         In->getName()+".lobit"),
6927                                  CI);
6928         if (In->getType() != CI.getType())
6929           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6930                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6931
6932         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6933           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6934           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6935                                                           In->getName()+".not"),
6936                                    CI);
6937         }
6938
6939         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6940       }
6941       
6942       
6943       
6944       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6945       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6946       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6947       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6948       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6949       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6950       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6951       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6952       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6953           // This only works for EQ and NE
6954           ICI->isEquality()) {
6955         // If Op1C some other power of two, convert:
6956         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6957         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6958         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6959         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6960         
6961         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6962         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6963           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6964           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6965             // (X&4) == 2 --> false
6966             // (X&4) != 2 --> true
6967             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6968             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6969             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6970           }
6971           
6972           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6973           Value *In = ICI->getOperand(0);
6974           if (ShiftAmt) {
6975             // Perform a logical shr by shiftamt.
6976             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6977             In = InsertNewInstBefore(
6978                    BinaryOperator::createLShr(In,
6979                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6980                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6981           }
6982           
6983           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6984             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6985             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6986             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6987           }
6988           
6989           if (CI.getType() == In->getType())
6990             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6991           else
6992             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6993         }
6994       }
6995     }
6996   }    
6997   return 0;
6998 }
6999
7000 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7001   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7002     return I;
7003   
7004   Value *Src = CI.getOperand(0);
7005   
7006   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7007   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7008   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7009     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7010     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7011     // cast to integer to avoid the comparison.
7012     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7013       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7014       
7015       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7016       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7017       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7018           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7019         Value *In = ICI->getOperand(0);
7020         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7021                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7022         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7023                                                         In->getName()+".lobit"),
7024                                  CI);
7025         if (In->getType() != CI.getType())
7026           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7027                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7028         
7029         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7030           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7031                                      In->getName()+".not"), CI);
7032         
7033         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7034       }
7035     }
7036   }
7037       
7038   return 0;
7039 }
7040
7041 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
7042   return commonCastTransforms(CI);
7043 }
7044
7045 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7046   return commonCastTransforms(CI);
7047 }
7048
7049 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7050   return commonCastTransforms(CI);
7051 }
7052
7053 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7054   return commonCastTransforms(CI);
7055 }
7056
7057 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7058   return commonCastTransforms(CI);
7059 }
7060
7061 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7062   return commonCastTransforms(CI);
7063 }
7064
7065 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7066   return commonPointerCastTransforms(CI);
7067 }
7068
7069 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7070   return commonCastTransforms(CI);
7071 }
7072
7073 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7074   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7075   // otherwise just apply the common ones.
7076   Value *Src = CI.getOperand(0);
7077   const Type *SrcTy = Src->getType();
7078   const Type *DestTy = CI.getType();
7079
7080   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7081     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7082       return Result;
7083   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7084     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7085       return I;
7086   } else {
7087     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7088       return Result;
7089   }
7090
7091
7092   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7093   // be replaced by the operand.
7094   if (DestTy == Src->getType())
7095     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7096
7097   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7098     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7099     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7100     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7101     
7102     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7103     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7104     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7105       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7106         return V;
7107     
7108     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7109     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7110     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7111     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7112     unsigned NumZeros = 0;
7113     while (SrcElTy != DstElTy && 
7114            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7115            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7116       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7117       ++NumZeros;
7118     }
7119
7120     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7121     if (SrcElTy == DstElTy) {
7122       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7123       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7124                                    ((Instruction*) NULL));
7125     }
7126   }
7127
7128   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7129     if (SVI->hasOneUse()) {
7130       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7131       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7132       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7133           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7134                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7135         CastInst *Tmp;
7136         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7137         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7138         // us to eliminate at least one cast.
7139         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7140              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7141             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7142              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7143           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7144                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7145           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7146                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7147           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7148           // know the vector types match #elts.
7149           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7150         }
7151       }
7152     }
7153   }
7154   return 0;
7155 }
7156
7157 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7158 ///   %C = or %A, %B
7159 ///   %D = select %cond, %C, %A
7160 /// into:
7161 ///   %C = select %cond, %B, 0
7162 ///   %D = or %A, %C
7163 ///
7164 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7165 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7166 /// equal the other incoming value of the select.
7167 ///
7168 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7169   switch (I->getOpcode()) {
7170   case Instruction::Add:
7171   case Instruction::Mul:
7172   case Instruction::And:
7173   case Instruction::Or:
7174   case Instruction::Xor:
7175     return 3;              // Can fold through either operand.
7176   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7177   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7178   case Instruction::LShr:
7179   case Instruction::AShr:
7180     return 1;
7181   default:
7182     return 0;              // Cannot fold
7183   }
7184 }
7185
7186 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7187 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7188 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7189   switch (I->getOpcode()) {
7190   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7191   case Instruction::Add:
7192   case Instruction::Sub:
7193   case Instruction::Or:
7194   case Instruction::Xor:
7195   case Instruction::Shl:
7196   case Instruction::LShr:
7197   case Instruction::AShr:
7198     return Constant::getNullValue(I->getType());
7199   case Instruction::And:
7200     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7201   case Instruction::Mul:
7202     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7203   }
7204 }
7205
7206 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7207 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7208 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7209                                           Instruction *FI) {
7210   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7211     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7212     // merge.
7213     if (TI->isCast()) {
7214       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7215         return 0;
7216     } else {
7217       return 0;  // unknown unary op.
7218     }
7219
7220     // Fold this by inserting a select from the input values.
7221     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7222                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7223     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7224     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7225                             TI->getType());
7226   }
7227
7228   // Only handle binary operators here.
7229   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7230     return 0;
7231
7232   // Figure out if the operations have any operands in common.
7233   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7234   bool MatchIsOpZero;
7235   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7236     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7237     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7238     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7239     MatchIsOpZero = true;
7240   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7241     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7242     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7243     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7244     MatchIsOpZero = false;
7245   } else if (!TI->isCommutative()) {
7246     return 0;
7247   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7248     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7249     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7250     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7251     MatchIsOpZero = true;
7252   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7253     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7254     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7255     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7256     MatchIsOpZero = true;
7257   } else {
7258     return 0;
7259   }
7260
7261   // If we reach here, they do have operations in common.
7262   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7263                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7264   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7265
7266   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7267     if (MatchIsOpZero)
7268       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7269     else
7270       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7271   }
7272   assert(0 && "Shouldn't get here");
7273   return 0;
7274 }
7275
7276 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7277   Value *CondVal = SI.getCondition();
7278   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7279   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7280
7281   // select true, X, Y  -> X
7282   // select false, X, Y -> Y
7283   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7284     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7285
7286   // select C, X, X -> X
7287   if (TrueVal == FalseVal)
7288     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7289
7290   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7291     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7292   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7293     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7294   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7295     if (isa<Constant>(TrueVal))
7296       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7297     else
7298       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7299   }
7300
7301   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7302     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7303       if (C->getZExtValue()) {
7304         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7305         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7306       } else {
7307         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7308         Value *NotCond =
7309           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7310                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7311         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7312       }
7313     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7314       if (C->getZExtValue() == false) {
7315         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7316         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7317       } else {
7318         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7319         Value *NotCond =
7320           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7321                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7322         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7323       }
7324     }
7325   }
7326
7327   // Selecting between two integer constants?
7328   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7329     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7330       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7331       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7332         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7333       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7334         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7335         Value *NotCond =
7336           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7337                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7338         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7339       }
7340       
7341       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7342
7343       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7344
7345         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7346         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7347           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7348             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7349               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7350               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7351               Value *X = IC->getOperand(0);
7352               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7353               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7354               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7355                                                         ShAmt, "ones");
7356               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7357               
7358               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7359               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7360               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7361               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7362               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7363               if (SRASize < SISize)
7364                 opc = Instruction::SExt;
7365               else if (SRASize > SISize)
7366                 opc = Instruction::Trunc;
7367               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7368             }
7369           }
7370
7371
7372         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7373         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7374         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7375         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7376         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7377           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7378               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7379             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7380               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7381                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7382                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7383                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7384                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7385                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7386                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7387                 // true or false val is the zero.
7388                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7389                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7390                 Value *V = ICA;
7391                 if (ShouldNotVal)
7392                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7393                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7394                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7395               }
7396       }
7397     }
7398
7399   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7400   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7401     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7402       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7403       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7404         // This is not safe in general for floating point:  
7405         // consider X== -0, Y== +0.
7406         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7407         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7408         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7409               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7410             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7411              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7412         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7413       }
7414       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7415       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7416         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7417       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7418
7419     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7420       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7421       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7422         // This is not safe in general for floating point:  
7423         // consider X== -0, Y== +0.
7424         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7425         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7426         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7427               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7428             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7429              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7430           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7431       }
7432       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7433       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7434         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7435       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7436     }
7437   }
7438
7439   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7440   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7441     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7442       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7443       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7444         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7445       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7446       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7447         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7448       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7449
7450     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7451       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7452       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7453         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7454       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7455       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7456         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7457       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7458     }
7459   }
7460
7461   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7462     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7463       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7464         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7465
7466         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7467         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7468           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7469             return IV;
7470
7471         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7472         // even legal for FP.
7473         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7474             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7475           AddOp = FI; SubOp = TI;
7476         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7477                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7478           AddOp = TI; SubOp = FI;
7479         }
7480
7481         if (AddOp) {
7482           Value *OtherAddOp = 0;
7483           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7484             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7485           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7486             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7487           }
7488
7489           if (OtherAddOp) {
7490             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7491             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7492             Value *NegVal;  // Compute -Z
7493             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7494               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7495             } else {
7496               NegVal = InsertNewInstBefore(
7497                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7498             }
7499
7500             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7501             Value *NewFalseOp = NegVal;
7502             if (AddOp != TI)
7503               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7504             Instruction *NewSel =
7505               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7506
7507             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7508             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7509           }
7510         }
7511       }
7512
7513   // See if we can fold the select into one of our operands.
7514   if (SI.getType()->isInteger()) {
7515     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7516     // transformation we are doing here.
7517     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7518       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7519           !isa<Constant>(FalseVal))
7520         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7521           unsigned OpToFold = 0;
7522           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7523             OpToFold = 1;
7524           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7525             OpToFold = 2;
7526           }
7527
7528           if (OpToFold) {
7529             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7530             Instruction *NewSel =
7531               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7532             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7533             NewSel->takeName(TVI);
7534             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7535               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7536             else {
7537               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7538             }
7539           }
7540         }
7541
7542     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7543       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7544           !isa<Constant>(TrueVal))
7545         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7546           unsigned OpToFold = 0;
7547           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7548             OpToFold = 1;
7549           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7550             OpToFold = 2;
7551           }
7552
7553           if (OpToFold) {
7554             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7555             Instruction *NewSel =
7556               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7557             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7558             NewSel->takeName(FVI);
7559             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7560               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7561             else
7562               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7563           }
7564         }
7565   }
7566
7567   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7568     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7569     SI.setOperand(1, FalseVal);
7570     SI.setOperand(2, TrueVal);
7571     return &SI;
7572   }
7573
7574   return 0;
7575 }
7576
7577 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7578 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7579 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7580 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7581 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7582                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7583   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7584     unsigned Align = GV->getAlignment();
7585     if (Align == 0 && TD) 
7586       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7587
7588     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7589     // of the global.
7590     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7591       GV->setAlignment(PrefAlign);
7592       Align = PrefAlign;
7593     }
7594     return Align;
7595   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7596     unsigned Align = AI->getAlignment();
7597     if (Align == 0 && TD) {
7598       if (isa<AllocaInst>(AI))
7599         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7600       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7601         // Malloc returns maximally aligned memory.
7602         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7603         Align =
7604           std::max(Align,
7605                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7606         Align =
7607           std::max(Align,
7608                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7609       }
7610     }
7611     
7612     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7613     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7614     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7615       AI->setAlignment(PrefAlign);
7616       Align = PrefAlign;
7617     }
7618     return Align;
7619   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7620              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7621               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7622     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7623                                       TD, PrefAlign);
7624   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7625     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7626     bool AllZeroOperands = true;
7627     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7628       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7629           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7630         AllZeroOperands = false;
7631         break;
7632       }
7633
7634     if (AllZeroOperands) {
7635       // Treat this like a bitcast.
7636       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7637     }
7638
7639     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7640     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7641
7642     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7643     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7644     // least as much as its type requires.
7645     if (!TD) return 0;
7646
7647     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7648     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7649     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7650     if (Align <= BaseAlignment) {
7651       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7652       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7653       Align = std::min(Align, (unsigned)
7654                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7655       return Align;
7656     }
7657     return 0;
7658   }
7659   return 0;
7660 }
7661
7662
7663 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7664 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7665 /// the heavy lifting.
7666 ///
7667 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7668   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7669   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7670   
7671   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7672   // visitCallSite.
7673   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7674     bool Changed = false;
7675
7676     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7677     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7678       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7679
7680       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7681         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7682           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7683           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7684           // alignment is sufficient.
7685         }
7686     }
7687
7688     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7689     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7690     // into a call to memcpy.
7691     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7692       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7693         if (GVSrc->isConstant()) {
7694           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7695           const char *Name;
7696           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7697               Type::Int32Ty)
7698             Name = "llvm.memcpy.i32";
7699           else
7700             Name = "llvm.memcpy.i64";
7701           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7702                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7703           CI.setOperand(0, MemCpy);
7704           Changed = true;
7705         }
7706     }
7707
7708     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7709     // set, update the alignment.
7710     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7711       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7712       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7713       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7714       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7715         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7716         Changed = true;
7717       }
7718
7719       // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
7720       // load/store.
7721       ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(CI.getOperand(3));
7722       if (MemOpLength) {
7723         unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
7724         unsigned Align = cast<ConstantInt>(CI.getOperand(4))->getZExtValue();
7725         PointerType *NewPtrTy = NULL;
7726         // Destination pointer type is always i8 *
7727         // If Size is 8 then use Int64Ty
7728         // If Size is 4 then use Int32Ty
7729         // If Size is 2 then use Int16Ty
7730         // If Size is 1 then use Int8Ty
7731         if (Size && Size <=8 && !(Size&(Size-1)))
7732           NewPtrTy = PointerType::get(IntegerType::get(Size<<3));
7733
7734         if (NewPtrTy) {
7735           Value *Src = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(2),
7736                                         NewPtrTy, CI);
7737           Value *Dest = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(1),
7738                                          NewPtrTy, CI);
7739           Value *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, Align, &CI);
7740           Value *NS = new StoreInst(L, Dest, false, Align, &CI);
7741           CI.replaceAllUsesWith(NS);
7742           Changed = true;
7743           return EraseInstFromFunction(CI);
7744         }
7745       }
7746     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7747       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7748       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7749         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7750         Changed = true;
7751       }
7752     }
7753           
7754     if (Changed) return II;
7755   } else {
7756     switch (II->getIntrinsicID()) {
7757     default: break;
7758     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7759     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7760     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7761     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7762     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7763       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7764       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7765       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7766         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7767                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7768         return new LoadInst(Ptr);
7769       }
7770       break;
7771     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7772     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7773       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7774       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7775         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7776         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7777                                       OpPtrTy, CI);
7778         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7779       }
7780       break;
7781     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7782     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7783     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7784     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7785       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7786       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7787         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7788         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7789                                       OpPtrTy, CI);
7790         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7791       }
7792       break;
7793       
7794     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7795       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7796       // we can simplify the input based on that, do so now.
7797       uint64_t UndefElts;
7798       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7799                                                 UndefElts)) {
7800         II->setOperand(1, V);
7801         return II;
7802       }
7803       break;
7804     }
7805       
7806     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7807       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7808       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7809         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7810         
7811         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7812         bool AllEltsOk = true;
7813         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7814           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7815               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7816             AllEltsOk = false;
7817             break;
7818           }
7819         }
7820         
7821         if (AllEltsOk) {
7822           // Cast the input vectors to byte vectors.
7823           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7824                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7825           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7826                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7827           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7828           
7829           // Only extract each element once.
7830           Value *ExtractedElts[32];
7831           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7832           
7833           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7834             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7835               continue;
7836             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7837             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7838             
7839             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7840               Instruction *Elt = 
7841                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7842               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7843               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7844             }
7845           
7846             // Insert this value into the result vector.
7847             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7848             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7849           }
7850           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7851         }
7852       }
7853       break;
7854
7855     case Intrinsic::stackrestore: {
7856       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7857       // happen when variable allocas are DCE'd.
7858       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7859         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7860           BasicBlock::iterator BI = SS;
7861           if (&*++BI == II)
7862             return EraseInstFromFunction(CI);
7863         }
7864       }
7865       
7866       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7867       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7868       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7869       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7870         BasicBlock::iterator BI = II;
7871         bool CannotRemove = false;
7872         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7873           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7874               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7875             CannotRemove = true;
7876             break;
7877           }
7878         }
7879         if (!CannotRemove)
7880           return EraseInstFromFunction(CI);
7881       }
7882       break;
7883     }
7884     }
7885   }
7886
7887   return visitCallSite(II);
7888 }
7889
7890 // InvokeInst simplification
7891 //
7892 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7893   return visitCallSite(&II);
7894 }
7895
7896 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7897 //
7898 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7899   bool Changed = false;
7900
7901   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7902   // to the arguments of the call/invoke.
7903   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7904
7905   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7906
7907   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7908     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7909       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7910       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7911       // be unreachable, as the call is undefined.
7912       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7913                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7914       if (!OldCall->use_empty())
7915         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7916       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7917         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7918       return 0;
7919     }
7920
7921   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7922     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7923     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7924     // that we can't modify the CFG here.
7925     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7926                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7927                   CS.getInstruction());
7928
7929     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7930       CS.getInstruction()->
7931         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7932
7933     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7934       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7935       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7936                      ConstantInt::getTrue(), II);
7937     }
7938     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7939   }
7940
7941   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
7942     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
7943       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
7944         return transformCallThroughTrampoline(CS);
7945
7946   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7947   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7948   if (FTy->isVarArg()) {
7949     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7950     // the call.
7951     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7952            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7953       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7954         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7955         // area, we can eliminate the use of the cast.
7956         Value *Op = CI->getOperand(0);
7957         if (CI->isLosslessCast()) {
7958           *I = Op;
7959           Changed = true;
7960         }
7961       }
7962   }
7963
7964   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7965 }
7966
7967 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7968 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7969 //
7970 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7971   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7972   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7973   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7974       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7975     return false;
7976   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7977   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7978
7979   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7980   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7981   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7982   //
7983   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7984   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7985
7986   const FunctionType *ActualFT =
7987     cast<FunctionType>(cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType());
7988   
7989   // If the parameter attributes don't match up, don't do the xform.  We don't
7990   // want to lose an sret attribute or something.
7991   if (FT->getParamAttrs() != ActualFT->getParamAttrs())
7992     return false;
7993   
7994   // Check to see if we are changing the return type...
7995   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7996     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7997         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7998         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7999           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8000       return false;   // Cannot transform this return value.
8001
8002     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8003     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8004     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8005     // the critical edge).  Bail out in this case.
8006     if (!Caller->use_empty())
8007       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8008         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8009              UI != E; ++UI)
8010           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8011             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8012                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8013               return false;
8014   }
8015
8016   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8017   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8018
8019   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8020   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8021     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8022     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8023     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8024     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
8025     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8026     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8027       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8028       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8029        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8030       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8031        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8032     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8033
8034     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
8035     // lose information, e.g. int->short.
8036     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
8037     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
8038     // requires legality checks like this be done before calling it).
8039     if (ParamTy->isInteger()) {
8040       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8041         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8042           return false;
8043       }
8044       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
8045           !isa<PointerType>(ActTy))
8046         return false;
8047     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
8048       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8049         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8050           return false;
8051       }
8052       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
8053         return false;
8054     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
8055       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8056         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
8057           return false;
8058       }
8059       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
8060         return false;
8061     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
8062       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
8063         return false;
8064     } else {
8065       return false;
8066     }
8067   }
8068
8069   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8070       Callee->isDeclaration())
8071     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8072
8073   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8074   // inserting cast instructions as necessary...
8075   std::vector<Value*> Args;
8076   Args.reserve(NumActualArgs);
8077
8078   AI = CS.arg_begin();
8079   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8080     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8081     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8082       Args.push_back(*AI);
8083     } else {
8084       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8085           false, ParamTy, false);
8086       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8087       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8088     }
8089   }
8090
8091   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8092   // now...
8093   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8094     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8095
8096   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8097   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8098     if (!FT->isVarArg()) {
8099       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8100            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8101     } else {
8102       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8103       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8104         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8105         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8106           // Must promote to pass through va_arg area!
8107           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8108                                                                 PTy, false);
8109           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8110           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8111           Args.push_back(Cast);
8112         } else {
8113           Args.push_back(*AI);
8114         }
8115       }
8116     }
8117
8118   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8119     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8120
8121   Instruction *NC;
8122   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8123     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8124                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8125     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8126   } else {
8127     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8128                       Caller->getName(), Caller);
8129     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8130       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8131    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8132   }
8133
8134   // Insert a cast of the return type as necessary.
8135   Value *NV = NC;
8136   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8137     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8138       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8139       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8140                                                             CallerTy, false);
8141       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8142
8143       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8144       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8145       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8146         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8147         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8148         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8149       } else {
8150         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8151         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8152       }
8153       AddUsersToWorkList(*Caller);
8154     } else {
8155       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8156     }
8157   }
8158
8159   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8160     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8161   Caller->eraseFromParent();
8162   RemoveFromWorkList(Caller);
8163   return true;
8164 }
8165
8166 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8167 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8168 //
8169 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8170   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8171   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8172   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8173
8174   IntrinsicInst *Tramp =
8175     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8176
8177   Function *NestF =
8178     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8179   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8180   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8181
8182   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestFTy->getParamAttrs()) {
8183     unsigned NestIdx = 1;
8184     const Type *NestTy = 0;
8185     uint16_t NestAttr = 0;
8186
8187     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8188     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8189          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8190       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8191         // Record the parameter type and any other attributes.
8192         NestTy = *I;
8193         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8194         break;
8195       }
8196
8197     if (NestTy) {
8198       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8199       std::vector<Value*> NewArgs;
8200       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8201
8202       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8203       // mean appending it.
8204       {
8205         unsigned Idx = 1;
8206         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8207         do {
8208           if (Idx == NestIdx) {
8209             // Add the chain argument.
8210             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8211             if (NestVal->getType() != NestTy)
8212               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8213             NewArgs.push_back(NestVal);
8214           }
8215
8216           if (I == E)
8217             break;
8218
8219           // Add the original argument.
8220           NewArgs.push_back(*I);
8221
8222           ++Idx, ++I;
8223         } while (1);
8224       }
8225
8226       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8227       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8228       // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
8229
8230       const ParamAttrsList *Attrs = FTy->getParamAttrs();
8231       std::vector<const Type*> NewTypes;
8232       ParamAttrsVector NewAttrs;
8233       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8234
8235       // Add any function result attributes.
8236       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8237       if (Attr)
8238         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8239
8240       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8241       // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
8242       {
8243         unsigned Idx = 1;
8244         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8245           E = FTy->param_end();
8246
8247         do {
8248           if (Idx == NestIdx) {
8249             // Add the chain's type and attributes.
8250             NewTypes.push_back(NestTy);
8251             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8252           }
8253
8254           if (I == E)
8255             break;
8256
8257           // Add the original type and attributes.
8258           NewTypes.push_back(*I);
8259           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8260           if (Attr)
8261             NewAttrs.push_back
8262               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8263
8264           ++Idx, ++I;
8265         } while (1);
8266       }
8267
8268       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8269       // code sort out any function type mismatches.
8270       FunctionType *NewFTy =
8271         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg(),
8272                           ParamAttrsList::get(NewAttrs));
8273       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::get(NewFTy) ?
8274         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::get(NewFTy));
8275
8276       Instruction *NewCaller;
8277       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8278         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8279                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8280                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8281                                    Caller->getName(), Caller);
8282         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8283       } else {
8284         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8285                                  Caller->getName(), Caller);
8286         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8287           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8288         cast<CallInst>(NewCaller)->
8289           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8290       }
8291       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8292         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8293       Caller->eraseFromParent();
8294       RemoveFromWorkList(Caller);
8295       return 0;
8296     }
8297   }
8298
8299   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8300   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8301   // code sort out any function type mismatches.
8302   Constant *NewCallee =
8303     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8304   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8305   return CS.getInstruction();
8306 }
8307
8308 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8309 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8310 /// and a single binop.
8311 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8312   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8313   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8314          isa<CmpInst>(FirstInst));
8315   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8316   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8317   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8318     
8319   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8320   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8321   
8322   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8323   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8324   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8325     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8326     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8327         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8328         // types or GEP's with different index types.
8329         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8330         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8331       return 0;
8332
8333     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8334     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8335       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8336           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8337         return 0;
8338     
8339     // Keep track of which operand needs a phi node.
8340     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8341     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8342   }
8343   
8344   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8345
8346   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8347   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8348   // hide them behind a phi.
8349   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8350     return 0;
8351   
8352   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8353   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8354   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8355   if (LHSVal == 0) {
8356     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8357     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8358     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8359     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8360     LHSVal = NewLHS;
8361   }
8362   
8363   if (RHSVal == 0) {
8364     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8365     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8366     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8367     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8368     RHSVal = NewRHS;
8369   }
8370   
8371   // Add all operands to the new PHIs.
8372   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8373     if (NewLHS) {
8374       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8375       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8376     }
8377     if (NewRHS) {
8378       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8379       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8380     }
8381   }
8382     
8383   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8384     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8385   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8386     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8387                            RHSVal);
8388   else {
8389     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8390     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8391   }
8392 }
8393
8394 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8395 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8396 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8397 /// block it is in.
8398 ///
8399 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8400 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8401 /// to a register.
8402 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8403   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8404   
8405   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8406     if (BBI->mayWriteToMemory())
8407       return false;
8408   
8409   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8410   // profitable to do this xform.
8411   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8412     bool isAddressTaken = false;
8413     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8414          UI != E; ++UI) {
8415       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8416       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8417         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8418         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8419       }
8420       isAddressTaken = true;
8421       break;
8422     }
8423     
8424     if (!isAddressTaken)
8425       return false;
8426   }
8427   
8428   return true;
8429 }
8430
8431
8432 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8433 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8434 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8435 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8436   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8437
8438   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8439   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8440   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8441   // code size and simplifying code.
8442   Constant *ConstantOp = 0;
8443   const Type *CastSrcTy = 0;
8444   bool isVolatile = false;
8445   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8446     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8447   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8448     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8449     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8450     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8451     if (ConstantOp == 0)
8452       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8453   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8454     isVolatile = LI->isVolatile();
8455     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8456     // load and the PHI.
8457     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8458         !isSafeToSinkLoad(LI))
8459       return 0;
8460   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8461     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8462       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8463     // Can't handle general GEPs yet.
8464     return 0;
8465   } else {
8466     return 0;  // Cannot fold this operation.
8467   }
8468
8469   // Check to see if all arguments are the same operation.
8470   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8471     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8472     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8473     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8474       return 0;
8475     if (CastSrcTy) {
8476       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8477         return 0;  // Cast operation must match.
8478     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8479       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8480       // the load and the PHI.
8481       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8482           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8483           !isSafeToSinkLoad(LI))
8484         return 0;
8485     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8486       return 0;
8487     }
8488   }
8489
8490   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8491   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8492   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8493                                PN.getName()+".in");
8494   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8495
8496   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8497   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8498
8499   // Add all operands to the new PHI.
8500   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8501     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8502     if (NewInVal != InVal)
8503       InVal = 0;
8504     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8505   }
8506
8507   Value *PhiVal;
8508   if (InVal) {
8509     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8510     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8511     PhiVal = InVal;
8512     delete NewPN;
8513   } else {
8514     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8515     PhiVal = NewPN;
8516   }
8517
8518   // Insert and return the new operation.
8519   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8520     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8521   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8522     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8523   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8524     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8525   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8526     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8527                            PhiVal, ConstantOp);
8528   else
8529     assert(0 && "Unknown operation");
8530   return 0;
8531 }
8532
8533 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8534 /// that is dead.
8535 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8536                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8537   if (PN->use_empty()) return true;
8538   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8539
8540   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8541   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8542     return true;
8543   
8544   // Don't scan crazily complex things.
8545   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8546     return false;
8547
8548   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8549     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8550
8551   return false;
8552 }
8553
8554 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
8555 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
8556 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8557 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
8558                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
8559   // See if we already saw this PHI node.
8560   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
8561     return true;
8562   
8563   // Don't scan crazily complex things.
8564   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
8565     return false;
8566  
8567   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
8568   // the value.
8569   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8570     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
8571     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
8572       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8573         return false;
8574     } else if (Op != NonPhiInVal)
8575       return false;
8576   }
8577   
8578   return true;
8579 }
8580
8581
8582 // PHINode simplification
8583 //
8584 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8585   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8586   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8587   
8588   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8589     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8590
8591   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8592   // reducing code size.
8593   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8594       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8595     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8596       return Result;
8597
8598   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8599   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8600   // PHI)... break the cycle.
8601   if (PN.hasOneUse()) {
8602     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8603     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8604       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8605       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8606       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8607         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8608     }
8609    
8610     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8611     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8612     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8613     // common case here is good because the only other things that catch this
8614     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8615     // late.
8616     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8617         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8618         PHIUser->use_back() == &PN) {
8619       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8620     }
8621   }
8622
8623   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
8624   // same value, for example:
8625   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8626   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
8627   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
8628   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
8629   {
8630     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
8631     // Scan for the first non-phi operand.
8632     while (InValNo != NumOperandVals && 
8633            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
8634       ++InValNo;
8635
8636     if (InValNo != NumOperandVals) {
8637       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
8638       
8639       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
8640       // there is no need to recursively scan other phis.
8641       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
8642         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
8643         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
8644           break;
8645       }
8646       
8647       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
8648       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
8649       // the value.
8650       if (InValNo == NumOperandVals) {
8651         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
8652         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8653           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
8654       }
8655     }
8656   }
8657   return 0;
8658 }
8659
8660 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8661                                    Instruction *InsertPoint,
8662                                    InstCombiner *IC) {
8663   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8664   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8665   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8666   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8667   // used for address computation.
8668   Instruction::CastOps opcode = 
8669      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8670       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8671   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8672 }
8673
8674
8675 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8676   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8677   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8678   // If so, eliminate the noop.
8679   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8680     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8681
8682   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8683     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8684
8685   bool HasZeroPointerIndex = false;
8686   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8687     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8688
8689   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8690     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8691
8692   // Eliminate unneeded casts for indices.
8693   bool MadeChange = false;
8694   
8695   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8696   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8697     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8698       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8699         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8700             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8701           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8702           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8703           // is a 32-bit pointer target.
8704           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8705             MadeChange = true;
8706             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8707           }
8708         }
8709       }
8710       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8711       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8712       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8713       // obvious.
8714       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8715       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits())
8716         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8717           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8718           MadeChange = true;
8719         } else {
8720           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8721                                 GEP);
8722           GEP.setOperand(i, Op);
8723           MadeChange = true;
8724         }
8725     }
8726   }
8727   if (MadeChange) return &GEP;
8728
8729   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8730   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8731   // real input to the dest type.
8732   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
8733     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
8734       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8735       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8736       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
8737         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8738         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8739           if (I != BCI) {
8740             I->takeName(BCI);
8741             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8742             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8743           }
8744           return &GEP;
8745         }
8746       }
8747       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8748     }
8749   }
8750   
8751   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8752   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8753   // getelementptr instructions into a single instruction.
8754   //
8755   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8756   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8757     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8758
8759   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8760     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8761     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8762     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8763     //
8764     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8765         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8766       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8767
8768     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8769
8770     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8771     bool EndsWithSequential = false;
8772     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8773            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8774       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8775
8776     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8777     if (EndsWithSequential) {
8778       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8779       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8780       //
8781       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8782       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8783         Sum = GO1;
8784       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8785         Sum = SO1;
8786       } else {
8787         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8788         // target's pointer size.
8789         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8790           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8791             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8792           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8793             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8794           } else {
8795             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
8796             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
8797               // Convert GO1 to SO1's type.
8798               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8799
8800             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
8801               // Convert SO1 to GO1's type.
8802               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8803             } else {
8804               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8805               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8806               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8807             }
8808           }
8809         }
8810         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8811           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8812         else {
8813           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8814           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8815         }
8816       }
8817
8818       // Recycle the GEP we already have if possible.
8819       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8820         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8821         GEP.setOperand(1, Sum);
8822         return &GEP;
8823       } else {
8824         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8825                        SrcGEPOperands.end()-1);
8826         Indices.push_back(Sum);
8827         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8828       }
8829     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8830                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8831                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8832       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8833       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8834                      SrcGEPOperands.end());
8835       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8836     }
8837
8838     if (!Indices.empty())
8839       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8840                                    Indices.end(), GEP.getName());
8841
8842   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8843     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8844     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8845
8846     // Scan for nonconstants...
8847     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8848     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8849     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8850       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8851
8852     if (I == E) {  // If they are all constants...
8853       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8854                                                     &Indices[0],Indices.size());
8855
8856       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8857       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8858     }
8859   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8860     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8861       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8862     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8863       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8864       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8865       //
8866       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8867       //
8868       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8869       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8870       if (const ArrayType *XATy =
8871           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8872         if (const ArrayType *CATy =
8873             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8874           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8875             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8876             // to an array of the same type as the destination pointer
8877             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8878             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8879             GEP.setOperand(0, X);
8880             return &GEP;
8881           }
8882     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8883       // Transform things like:
8884       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8885       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8886       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8887       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8888       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8889           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8890           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
8891         Value *Idx[2];
8892         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8893         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8894         Value *V = InsertNewInstBefore(
8895                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8896         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8897         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8898       }
8899       
8900       // Transform things like:
8901       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8902       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8903       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8904       
8905       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8906           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8907         uint64_t ArrayEltSize =
8908             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8909         
8910         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8911         // allow either a mul, shift, or constant here.
8912         Value *NewIdx = 0;
8913         ConstantInt *Scale = 0;
8914         if (ArrayEltSize == 1) {
8915           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8916           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8917         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8918           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8919           Scale = CI;
8920         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8921           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8922               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8923             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8924             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8925             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8926             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8927           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8928                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8929             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8930             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8931           }
8932         }
8933
8934         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8935         // out, perform the transformation.
8936         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8937           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8938             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8939                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8940           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8941             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8942                                                        true /*SExt*/);
8943             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8944             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8945           }
8946
8947           // Insert the new GEP instruction.
8948           Value *Idx[2];
8949           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8950           Idx[1] = NewIdx;
8951           Instruction *NewGEP =
8952             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8953           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8954           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8955           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8956         }
8957       }
8958     }
8959   }
8960
8961   return 0;
8962 }
8963
8964 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8965   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8966   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8967     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8968       const Type *NewTy = 
8969         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8970       AllocationInst *New = 0;
8971
8972       // Create and insert the replacement instruction...
8973       if (isa<MallocInst>(AI))
8974         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8975       else {
8976         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8977         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8978       }
8979
8980       InsertNewInstBefore(New, AI);
8981
8982       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8983       // allocas if possible...
8984       //
8985       BasicBlock::iterator It = New;
8986       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8987
8988       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8989       // insert our getelementptr instruction...
8990       //
8991       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8992       Value *Idx[2];
8993       Idx[0] = NullIdx;
8994       Idx[1] = NullIdx;
8995       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
8996                                        New->getName()+".sub", It);
8997
8998       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8999       // allocation.
9000       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9001     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9002       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9003     }
9004
9005   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9006   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9007   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9008   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9009       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9010     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9011
9012   return 0;
9013 }
9014
9015 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9016   Value *Op = FI.getOperand(0);
9017
9018   // free undef -> unreachable.
9019   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9020     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9021     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9022                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
9023     return EraseInstFromFunction(FI);
9024   }
9025   
9026   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9027   // when lots of inlining happens.
9028   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9029     return EraseInstFromFunction(FI);
9030   
9031   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9032   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9033     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9034     return &FI;
9035   }
9036   
9037   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9038   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9039     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9040       AddToWorkList(GEPI);
9041       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9042       return &FI;
9043     }
9044   }
9045   
9046   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9047   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9048     if (MI->hasOneUse()) {
9049       EraseInstFromFunction(FI);
9050       return EraseInstFromFunction(*MI);
9051     }
9052
9053   return 0;
9054 }
9055
9056
9057 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9058 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9059                                         const TargetData *TD) {
9060   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9061   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9062
9063   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9064     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9065     // directly if string length is small enough.
9066     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9067     if (!Str.empty()) {
9068       unsigned len = Str.length();
9069       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9070       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9071       // Replace LI with immediate integer store.
9072       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9073         APInt StrVal(numBits, 0);
9074         APInt SingleChar(numBits, 0);
9075         if (TD->isLittleEndian()) {
9076           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9077             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9078             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9079           }
9080         } else {
9081           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9082             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9083                 StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9084           }
9085           // Append NULL at the end.
9086           SingleChar = 0;
9087           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9088         }
9089         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9090         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9091       }
9092     }
9093   }
9094
9095   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9096   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9097     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9098
9099     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9100          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9101       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9102       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9103       // constants.
9104       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9105         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9106           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9107             Value *Idxs[2];
9108             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9109             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9110             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9111             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9112           }
9113
9114       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9115             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9116           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9117           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9118           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9119           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9120                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9121
9122         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9123         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9124         // the result of the loaded value.
9125         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9126                                                              CI->getName(),
9127                                                          LI.isVolatile()),LI);
9128         // Now cast the result of the load.
9129         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9130       }
9131     }
9132   }
9133   return 0;
9134 }
9135
9136 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9137 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9138 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9139 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9140 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9141   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9142   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9143
9144   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9145   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9146     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9147     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9148
9149   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9150   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9151   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9152   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9153   // the load entirely).
9154   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9155
9156   while (BBI != E) {
9157     --BBI;
9158
9159     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9160       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9161     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9162       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9163
9164   }
9165   return false;
9166 }
9167
9168 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9169 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9170 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9171 /// input, because we ignore GEP indices.
9172 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9173   while (1) {
9174     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9175       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9176           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9177         Ptr = CE->getOperand(0);
9178       else
9179         return Ptr;
9180     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9181       Ptr = BCI->getOperand(0);
9182     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9183       Ptr = GEP->getOperand(0);
9184     } else {
9185       return Ptr;
9186     }
9187   }
9188 }
9189
9190 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9191   Value *Op = LI.getOperand(0);
9192
9193   // Attempt to improve the alignment.
9194   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9195   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9196     LI.setAlignment(KnownAlign);
9197
9198   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9199   if (isa<CastInst>(Op))
9200     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9201       return Res;
9202
9203   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9204   if (LI.isVolatile()) return 0;
9205   
9206   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9207     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9208     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9209     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9210     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9211       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9212         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9213     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9214       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9215         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9216   }
9217
9218   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
9219     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
9220       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9221       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9222       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9223       // CFG.
9224       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9225                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9226       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9227     }
9228
9229   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9230     // load null/undef -> undef
9231     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
9232       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9233       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9234       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9235       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9236                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9237       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9238     }
9239
9240     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9241     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9242       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9243         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9244
9245     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9246     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9247       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9248         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9249           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9250             if (Constant *V = 
9251                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9252               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9253         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9254           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9255           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9256           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9257           // CFG.
9258           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9259                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9260           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9261         }
9262
9263       } else if (CE->isCast()) {
9264         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9265           return Res;
9266       }
9267   }
9268     
9269   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9270   // is all undef or zero, we know what it loads.
9271   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9272     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9273       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9274         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9275       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9276         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9277     }
9278   }
9279
9280   if (Op->hasOneUse()) {
9281     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9282     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9283     // exposes redundancy in the code.
9284     //
9285     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9286     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9287     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9288     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9289     // unconditionally.
9290     //
9291     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9292       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9293       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9294           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9295         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9296                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9297         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9298                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9299         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9300       }
9301
9302       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9303       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9304         if (C->isNullValue()) {
9305           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9306           return &LI;
9307         }
9308
9309       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9310       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9311         if (C->isNullValue()) {
9312           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9313           return &LI;
9314         }
9315     }
9316   }
9317   return 0;
9318 }
9319
9320 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9321 /// when possible.
9322 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9323   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9324   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9325
9326   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9327   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9328     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9329
9330     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9331       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9332       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9333       // constants.
9334       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9335         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9336           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9337             Value* Idxs[2];
9338             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9339             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9340             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9341             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9342           }
9343
9344       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9345           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9346                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9347
9348         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9349         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9350         // the store, cast the value to be stored.
9351         Value *NewCast;
9352         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9353         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9354         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9355         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9356         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9357           if (CastSrcTy->isInteger())
9358             opcode = Instruction::IntToPtr;
9359         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9360           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9361             opcode = Instruction::PtrToInt;
9362         }
9363         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9364           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9365         else
9366           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9367             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9368             SI);
9369         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9370       }
9371     }
9372   }
9373   return 0;
9374 }
9375
9376 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9377   Value *Val = SI.getOperand(0);
9378   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9379
9380   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9381     EraseInstFromFunction(SI);
9382     ++NumCombined;
9383     return 0;
9384   }
9385   
9386   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9387   // alloca dead.
9388   if (Ptr->hasOneUse()) {
9389     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9390       EraseInstFromFunction(SI);
9391       ++NumCombined;
9392       return 0;
9393     }
9394     
9395     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9396       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9397           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9398         EraseInstFromFunction(SI);
9399         ++NumCombined;
9400         return 0;
9401       }
9402   }
9403
9404   // Attempt to improve the alignment.
9405   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9406   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9407     SI.setAlignment(KnownAlign);
9408
9409   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9410   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9411   // situation often occurs with bitfield accesses.
9412   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9413   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9414        --ScanInsts) {
9415     --BBI;
9416     
9417     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9418       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9419       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9420         ++NumDeadStore;
9421         ++BBI;
9422         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9423         continue;
9424       }
9425       break;
9426     }
9427     
9428     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9429     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9430     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9431     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9432       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9433         EraseInstFromFunction(SI);
9434         ++NumCombined;
9435         return 0;
9436       }
9437       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9438       // may not be dead.
9439       break;
9440     }
9441     
9442     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9443     if (BBI->mayWriteToMemory())
9444       break;
9445   }
9446   
9447   
9448   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9449
9450   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9451   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9452     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9453       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9454       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9455         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9456       ++NumCombined;
9457     }
9458     return 0;  // Do not modify these!
9459   }
9460
9461   // store undef, Ptr -> noop
9462   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9463     EraseInstFromFunction(SI);
9464     ++NumCombined;
9465     return 0;
9466   }
9467
9468   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9469   // source instead.
9470   if (isa<CastInst>(Ptr))
9471     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9472       return Res;
9473   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9474     if (CE->isCast())
9475       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9476         return Res;
9477
9478   
9479   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9480   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9481   BBI = &SI; ++BBI;
9482   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9483     if (BI->isUnconditional())
9484       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9485         return 0;  // xform done!
9486   
9487   return 0;
9488 }
9489
9490 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9491 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9492 /// into a phi node with a store in the successor.
9493 ///
9494 /// Simplify things like:
9495 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9496 /// into a phi node with a store in the successor.
9497 ///
9498 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9499   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9500   
9501   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9502   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9503   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9504   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9505   
9506   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9507   // the other predecessor.
9508   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9509   BasicBlock *OtherBB = 0;
9510   if (*PI != StoreBB)
9511     OtherBB = *PI;
9512   ++PI;
9513   if (PI == pred_end(DestBB))
9514     return false;
9515   
9516   if (*PI != StoreBB) {
9517     if (OtherBB)
9518       return false;
9519     OtherBB = *PI;
9520   }
9521   if (++PI != pred_end(DestBB))
9522     return false;
9523   
9524   
9525   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9526   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9527   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9528   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9529     return false;
9530   
9531   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9532   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9533   StoreInst *OtherStore = 0;
9534   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9535     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9536     --BBI;
9537     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9538     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9539       return false;
9540   } else {
9541     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9542     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9543     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9544         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9545       return false;
9546     
9547     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9548     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9549     // lives in OtherBB.
9550     for (;; --BBI) {
9551       // Check to see if we find the matching store.
9552       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9553         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9554           return false;
9555         break;
9556       }
9557       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9558       // out of instructions, we can't do the xform.
9559       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9560           BBI == OtherBB->begin())
9561         return false;
9562     }
9563     
9564     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9565     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9566     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9567       // FIXME: This should really be AA driven.
9568       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9569         return false;
9570     }
9571   }
9572   
9573   // Insert a PHI node now if we need it.
9574   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9575   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9576     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9577     PN->reserveOperandSpace(2);
9578     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9579     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9580     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9581   }
9582   
9583   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9584   // insert it.
9585   BBI = DestBB->begin();
9586   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9587   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9588                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9589   
9590   // Nuke the old stores.
9591   EraseInstFromFunction(SI);
9592   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9593   ++NumCombined;
9594   return true;
9595 }
9596
9597
9598 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9599   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9600   Value *X = 0;
9601   BasicBlock *TrueDest;
9602   BasicBlock *FalseDest;
9603   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9604       !isa<Constant>(X)) {
9605     // Swap Destinations and condition...
9606     BI.setCondition(X);
9607     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9608     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9609     return &BI;
9610   }
9611
9612   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9613   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9614   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9615                              TrueDest, FalseDest)))
9616     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9617          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9618       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9619       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9620       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9621       NewSCC->takeName(I);
9622       // Swap Destinations and condition...
9623       BI.setCondition(NewSCC);
9624       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9625       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9626       RemoveFromWorkList(I);
9627       I->eraseFromParent();
9628       AddToWorkList(NewSCC);
9629       return &BI;
9630     }
9631
9632   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9633   ICmpInst::Predicate IPred;
9634   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9635                       TrueDest, FalseDest)))
9636     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9637          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9638          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9639       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9640       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9641       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9642       NewSCC->takeName(I);
9643       // Swap Destinations and condition...
9644       BI.setCondition(NewSCC);
9645       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9646       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9647       RemoveFromWorkList(I);
9648       I->eraseFromParent();;
9649       AddToWorkList(NewSCC);
9650       return &BI;
9651     }
9652
9653   return 0;
9654 }
9655
9656 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9657   Value *Cond = SI.getCondition();
9658   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9659     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9660       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9661         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9662         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9663           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9664                                                 AddRHS));
9665         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9666         AddToWorkList(I);
9667         return &SI;
9668       }
9669   }
9670   return 0;
9671 }
9672
9673 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9674 /// is to leave as a vector operation.
9675 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9676   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9677     return true;
9678   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9679     if (isConstant) return true;
9680     // If all elts are the same, we can extract.
9681     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9682     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9683       if (C->getOperand(i) != Op0)
9684         return false;
9685     return true;
9686   }
9687   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9688   if (!I) return false;
9689   
9690   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9691   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9692   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9693       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9694     return true;
9695   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9696     return true;
9697   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9698     if (BO->hasOneUse() &&
9699         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9700          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9701       return true;
9702   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9703     if (CI->hasOneUse() &&
9704         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9705          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9706       return true;
9707   
9708   return false;
9709 }
9710
9711 /// Read and decode a shufflevector mask.
9712 ///
9713 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9714 /// elements in the input.
9715 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9716   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9717   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9718     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9719   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9720     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9721
9722   std::vector<unsigned> Result;
9723   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9724   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9725     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9726       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9727     else
9728       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9729   return Result;
9730 }
9731
9732 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9733 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9734 /// extracted from the vector.
9735 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9736   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9737   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9738   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9739   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9740     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9741   
9742   if (isa<UndefValue>(V))
9743     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9744   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9745     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9746   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9747     return CP->getOperand(EltNo);
9748   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9749     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9750     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9751       return 0;
9752     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9753     
9754     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9755     // inserted value.
9756     if (EltNo == IIElt) 
9757       return III->getOperand(1);
9758     
9759     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9760     // vector input.
9761     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9762   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9763     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9764     if (InEl < Width)
9765       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9766     else if (InEl < Width*2)
9767       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9768     else
9769       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9770   }
9771   
9772   // Otherwise, we don't know.
9773   return 0;
9774 }
9775
9776 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9777
9778   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9779   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9780     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9781
9782   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9783   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9784     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9785   
9786   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9787     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9788     // with that operand
9789     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9790     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9791       if (C->getOperand(i) != op0) {
9792         op0 = 0; 
9793         break;
9794       }
9795     if (op0)
9796       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9797   }
9798   
9799   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9800   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9801   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9802     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9803     unsigned VectorWidth = 
9804       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9805       
9806     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9807     // crashing the code below.
9808     if (IndexVal >= VectorWidth)
9809       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9810     
9811     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9812     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9813     // property.
9814     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9815       uint64_t UndefElts;
9816       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9817                                                 1 << IndexVal,
9818                                                 UndefElts)) {
9819         EI.setOperand(0, V);
9820         return &EI;
9821       }
9822     }
9823     
9824     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9825       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9826     
9827     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9828     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9829     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9830     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9831       if (const VectorType *VT = 
9832               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9833         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9834           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9835             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9836     }
9837   }
9838   
9839   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9840     if (I->hasOneUse()) {
9841       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9842       // profitable to do so
9843       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9844         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9845         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9846           ExtractElementInst *newEI0 = 
9847             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9848                                    EI.getName()+".lhs");
9849           ExtractElementInst *newEI1 =
9850             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9851                                    EI.getName()+".rhs");
9852           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9853           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9854           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9855         }
9856       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9857         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9858                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9859         GetElementPtrInst *GEP = 
9860           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9861         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9862         return new LoadInst(GEP);
9863       }
9864     }
9865     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9866       // Extracting the inserted element?
9867       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9868         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9869       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9870       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9871       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9872           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9873         AddUsesToWorkList(EI);
9874         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9875         return &EI;
9876       }
9877     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9878       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9879       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9880       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9881         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9882         Value *Src;
9883         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9884           Src = SVI->getOperand(0);
9885         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9886           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9887           Src = SVI->getOperand(1);
9888         } else {
9889           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9890         }
9891         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9892       }
9893     }
9894   }
9895   return 0;
9896 }
9897
9898 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9899 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9900 /// Otherwise, return false.
9901 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9902                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9903   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9904          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9905   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9906
9907   if (isa<UndefValue>(V)) {
9908     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9909     return true;
9910   } else if (V == LHS) {
9911     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9912       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9913     return true;
9914   } else if (V == RHS) {
9915     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9916       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9917     return true;
9918   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9919     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9920     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9921     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9922     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9923     
9924     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9925       return false;
9926     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9927     
9928     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9929       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9930       // transitively ok.
9931       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9932         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9933         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9934         return true;
9935       }      
9936     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9937       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9938           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9939         unsigned ExtractedIdx =
9940           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9941         
9942         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9943         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9944           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9945           // transitively ok.
9946           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9947             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9948             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9949               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9950                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9951             } else {
9952               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9953               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9954                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9955               
9956             }
9957             return true;
9958           }
9959         }
9960       }
9961     }
9962   }
9963   // TODO: Handle shufflevector here!
9964   
9965   return false;
9966 }
9967
9968 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9969 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9970 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9971 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9972                                      Value *&RHS) {
9973   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9974          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9975          "Invalid shuffle!");
9976   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9977
9978   if (isa<UndefValue>(V)) {
9979     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9980     return V;
9981   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9982     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9983     return V;
9984   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9985     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9986     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9987     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9988     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9989     
9990     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9991       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9992           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9993         unsigned ExtractedIdx =
9994           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9995         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9996         
9997         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9998         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9999         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10000           RHS = EI->getOperand(0);
10001           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10002           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10003             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10004           return V;
10005         }
10006         
10007         if (VecOp == RHS) {
10008           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10009           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10010           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10011             if (i != InsertedIdx)
10012               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10013           }
10014           return V;
10015         }
10016         
10017         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10018         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10019         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10020           return EI->getOperand(0);
10021         
10022       }
10023     }
10024   }
10025   // TODO: Handle shufflevector here!
10026   
10027   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10028   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10029     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10030   return V;
10031 }
10032
10033 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10034   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10035   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10036   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10037   
10038   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10039   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10040     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10041   
10042   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10043   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10044   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10045     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10046         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10047       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10048       unsigned ExtractedIdx =
10049         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10050       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10051       
10052       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10053         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10054       
10055       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10056         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10057       
10058       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10059       // back into the same place, just use the input vector.
10060       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10061         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10062       
10063       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10064       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10065       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10066       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10067       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10068         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10069         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10070         // Build a new shuffle mask.
10071         std::vector<Constant*> Mask;
10072         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10073           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10074         else {
10075           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10076           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10077                                                        NumVectorElts));
10078         } 
10079         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10080         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10081                                      ConstantVector::get(Mask));
10082       }
10083       
10084       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10085       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10086       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10087         std::vector<Constant*> Mask;
10088         Value *RHS = 0;
10089         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10090         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10091         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10092         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10093       }
10094     }
10095   }
10096
10097   return 0;
10098 }
10099
10100
10101 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10102   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10103   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10104   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10105
10106   bool MadeChange = false;
10107   
10108   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10109   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10110     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10111   
10112   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10113   // the undef, change them to undefs.
10114   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10115     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10116     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10117     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10118       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10119         Mask[i] = 2*e;
10120         MadeChange = true;
10121       }
10122     }
10123     
10124     if (MadeChange) {
10125       // Remap any references to RHS to use LHS.
10126       std::vector<Constant*> Elts;
10127       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10128         if (Mask[i] == 2*e)
10129           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10130         else
10131           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10132       }
10133       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10134     }
10135   }
10136   
10137   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10138   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10139   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10140     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10141       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10142       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10143     }
10144     
10145     // Remap any references to RHS to use LHS.
10146     std::vector<Constant*> Elts;
10147     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10148       if (Mask[i] >= 2*e)
10149         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10150       else {
10151         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10152             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10153           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10154         else
10155           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10156         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10157       }
10158     }
10159     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10160     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10161     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10162     LHS = SVI.getOperand(0);
10163     RHS = SVI.getOperand(1);
10164     MadeChange = true;
10165   }
10166   
10167   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10168   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10169     
10170   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10171     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10172     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10173     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10174       
10175     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10176     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10177   }
10178
10179   // Eliminate identity shuffles.
10180   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10181   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10182   
10183   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10184   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10185   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10186   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10187   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10188   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10189   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10190   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10191   // (splat(splat)) -> splat.
10192   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10193     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10194       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10195
10196       std::vector<unsigned> NewMask;
10197       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10198         if (Mask[i] >= 2*e)
10199           NewMask.push_back(2*e);
10200         else
10201           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10202       
10203       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10204       // the replacement.
10205       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10206         std::vector<Constant*> Elts;
10207         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10208           if (NewMask[i] >= e*2) {
10209             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10210           } else {
10211             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10212           }
10213         }
10214         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10215                                      LHSSVI->getOperand(1),
10216                                      ConstantVector::get(Elts));
10217       }
10218     }
10219   }
10220
10221   return MadeChange ? &SVI : 0;
10222 }
10223
10224
10225
10226
10227 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10228 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10229 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10230 /// end of its block.
10231 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10232   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10233
10234   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10235   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10236
10237   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10238   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10239         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10240     return false;
10241
10242   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10243   // the end of block that could change the value.
10244   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10245     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10246          Scan != E; ++Scan)
10247       if (Scan->mayWriteToMemory())
10248         return false;
10249   }
10250
10251   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10252   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10253
10254   I->moveBefore(InsertPos);
10255   ++NumSunkInst;
10256   return true;
10257 }
10258
10259
10260 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10261 /// all reachable code to the worklist.
10262 ///
10263 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10264 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10265 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10266 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10267 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10268 ///
10269 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10270                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10271                                        InstCombiner &IC,
10272                                        const TargetData *TD) {
10273   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10274   Worklist.push_back(BB);
10275
10276   while (!Worklist.empty()) {
10277     BB = Worklist.back();
10278     Worklist.pop_back();
10279     
10280     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10281     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10282     
10283     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10284       Instruction *Inst = BBI++;
10285       
10286       // DCE instruction if trivially dead.
10287       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10288         ++NumDeadInst;
10289         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10290         Inst->eraseFromParent();
10291         continue;
10292       }
10293       
10294       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10295       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10296         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10297         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10298         ++NumConstProp;
10299         Inst->eraseFromParent();
10300         continue;
10301       }
10302      
10303       IC.AddToWorkList(Inst);
10304     }
10305
10306     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10307     // constant, only visit the reachable successor.
10308     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10309     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10310       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10311         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10312         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10313         continue;
10314       }
10315     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10316       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10317         // See if this is an explicit destination.
10318         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10319           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10320             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10321             continue;
10322           }
10323         
10324         // Otherwise it is the default destination.
10325         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10326         continue;
10327       }
10328     }
10329     
10330     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10331       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10332   }
10333 }
10334
10335 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10336   bool Changed = false;
10337   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10338   
10339   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10340              << F.getNameStr() << "\n");
10341
10342   {
10343     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10344     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10345     // track of which blocks we visit.
10346     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10347     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10348
10349     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10350     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10351     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10352     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10353       if (!Visited.count(BB)) {
10354         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10355         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10356           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10357
10358           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10359           ++NumDeadInst;
10360
10361           if (!I->use_empty())
10362             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10363           I->eraseFromParent();
10364         }
10365       }
10366   }
10367
10368   while (!Worklist.empty()) {
10369     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10370     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10371
10372     // Check to see if we can DCE the instruction.
10373     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10374       // Add operands to the worklist.
10375       if (I->getNumOperands() < 4)
10376         AddUsesToWorkList(*I);
10377       ++NumDeadInst;
10378
10379       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10380
10381       I->eraseFromParent();
10382       RemoveFromWorkList(I);
10383       continue;
10384     }
10385
10386     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10387     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10388       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10389
10390       // Add operands to the worklist.
10391       AddUsesToWorkList(*I);
10392       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10393
10394       ++NumConstProp;
10395       I->eraseFromParent();
10396       RemoveFromWorkList(I);
10397       continue;
10398     }
10399
10400     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10401     if (I->hasOneUse()) {
10402       BasicBlock *BB = I->getParent();
10403       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10404       if (UserParent != BB) {
10405         bool UserIsSuccessor = false;
10406         // See if the user is one of our successors.
10407         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10408           if (*SI == UserParent) {
10409             UserIsSuccessor = true;
10410             break;
10411           }
10412
10413         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10414         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10415         // otherwise), we can keep going.
10416         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10417             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10418           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10419           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10420       }
10421     }
10422
10423     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10424 #ifndef NDEBUG
10425     std::string OrigI;
10426 #endif
10427     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10428     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10429       ++NumCombined;
10430       // Should we replace the old instruction with a new one?
10431       if (Result != I) {
10432         DOUT << "IC: Old = " << *I
10433              << "    New = " << *Result;
10434
10435         // Everything uses the new instruction now.
10436         I->replaceAllUsesWith(Result);
10437
10438         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10439         AddToWorkList(Result);
10440         AddUsersToWorkList(*Result);
10441
10442         // Move the name to the new instruction first.
10443         Result->takeName(I);
10444
10445         // Insert the new instruction into the basic block...
10446         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10447         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10448
10449         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10450           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10451             ++InsertPos;
10452
10453         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10454
10455         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10456         // use counts.
10457         AddUsesToWorkList(*I);
10458
10459         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10460         // we do not process an instruction that has been deleted.
10461         RemoveFromWorkList(I);
10462
10463         // Erase the old instruction.
10464         InstParent->getInstList().erase(I);
10465       } else {
10466 #ifndef NDEBUG
10467         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10468              << "    New = " << *I;
10469 #endif
10470
10471         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10472         // if so, remove it.
10473         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10474           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10475           // use counts.
10476           AddUsesToWorkList(*I);
10477
10478           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10479           // occurrences of this instruction.
10480           RemoveFromWorkList(I);
10481           I->eraseFromParent();
10482         } else {
10483           AddToWorkList(I);
10484           AddUsersToWorkList(*I);
10485         }
10486       }
10487       Changed = true;
10488     }
10489   }
10490
10491   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10492     
10493   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10494   WorklistMap.clear();
10495   return Changed;
10496 }
10497
10498
10499 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10500   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10501   
10502   bool EverMadeChange = false;
10503
10504   // Iterate while there is work to do.
10505   unsigned Iteration = 0;
10506   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10507     EverMadeChange = true;
10508   return EverMadeChange;
10509 }
10510
10511 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10512   return new InstCombiner();
10513 }
10514