Apply "Instead of loading small c string constant, use integer constant directly...
[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       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2626     }
2627   }      
2628   
2629   return 0;
2630 }
2631
2632 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2633   return commonDivTransforms(I);
2634 }
2635
2636 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2637 /// of some factor, return that factor.
2638 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2639   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2640     return CI;
2641   
2642   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2643   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2644   
2645   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2646   if (!I) return Result;
2647   
2648   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2649     // Handle multiplies by a constant, etc.
2650     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2651                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2652   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2653     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2654     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2655       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2656       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2657     }
2658   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2659     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2660       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2661       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2662       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2663         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2664                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2665     }
2666   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2667     // Only handle int->int casts.
2668     if (!CI->isIntegerCast())
2669       return Result;
2670     Value *Op = CI->getOperand(0);
2671     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2672   }    
2673   return Result;
2674 }
2675
2676 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2677 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2678 /// is used by the visitors to those instructions.
2679 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2680 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2681   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2682
2683   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2684   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2685     if (LHS->isNullValue())
2686       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2687
2688   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2689     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2690   if (isa<UndefValue>(Op1))
2691     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2692
2693   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2694   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2695     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2696     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2697     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2698     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2699     // simplified also.
2700     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2701       if (ST->isNullValue()) {
2702         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2703         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2704           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2705         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2706           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2707         else
2708           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2709         return &I;
2710       }
2711     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2712     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2713       if (ST->isNullValue()) {
2714         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2715         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2716           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2717         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2718           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2719         else
2720           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2721         return &I;
2722       }
2723   }
2724
2725   return 0;
2726 }
2727
2728 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2729 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2730 /// remainder instructions.
2731 /// @brief Common integer remainder transforms
2732 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2733   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2734
2735   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2736     return common;
2737
2738   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2739     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2740     if (RHS->equalsInt(0))
2741       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2742     
2743     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2744       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2745
2746     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2747       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2748         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2749           return R;
2750       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2751         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2752           return NV;
2753       }
2754       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2755       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2756         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2757     }
2758   }
2759
2760   return 0;
2761 }
2762
2763 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2764   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2765
2766   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2767     return common;
2768   
2769   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2770     // X urem C^2 -> X and C
2771     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2772     // if so, convert to a bitwise and.
2773     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2774       if (C->getValue().isPowerOf2())
2775         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2776   }
2777
2778   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2779     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2780     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2781         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2782       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2783         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2784         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2785                                                                    "tmp"), I);
2786         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2787       }
2788     }
2789   }
2790
2791   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2792   // where C1&C2 are powers of two.
2793   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2794     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2795       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2796         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2797         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2798             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2799           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2800             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2801           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2802             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2803           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2804         }
2805       }
2806   }
2807   
2808   return 0;
2809 }
2810
2811 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2812   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2813
2814   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2815     return common;
2816   
2817   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2818     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2819         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2820       // X % -Y -> X % Y
2821       AddUsesToWorkList(I);
2822       I.setOperand(1, RHSNeg);
2823       return &I;
2824     }
2825  
2826   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2827   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2828   APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2829   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2830     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2831     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2832   }
2833
2834   return 0;
2835 }
2836
2837 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2838   return commonRemTransforms(I);
2839 }
2840
2841 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2842 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2843   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2844   if (!isSigned)
2845     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2846   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2847 }
2848
2849 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2850 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2851   if (!isSigned)
2852     return C->getValue() == 1; // unsigned
2853     
2854   // Calculate 1111111111000000000000
2855   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2856   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2857 }
2858
2859 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2860 // constant.
2861 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2862   return CI->getValue().isPowerOf2();
2863 }
2864
2865 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2866 // This is the same as lowones(~X).
2867 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2868   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2869 }
2870
2871 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2872 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2873 ///
2874 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2875 ///
2876 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2877 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2878 ///
2879 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2880 ///   0  A > B
2881 ///   1  A == B
2882 ///   2  A < B
2883 ///
2884 /// <=>  Value  Definition
2885 /// 000     0   Always false
2886 /// 001     1   A >  B
2887 /// 010     2   A == B
2888 /// 011     3   A >= B
2889 /// 100     4   A <  B
2890 /// 101     5   A != B
2891 /// 110     6   A <= B
2892 /// 111     7   Always true
2893 ///  
2894 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2895   switch (ICI->getPredicate()) {
2896     // False -> 0
2897   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2898   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2899   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2900   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2901   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2902   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2903   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2904   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2905   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2906   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2907     // True -> 7
2908   default:
2909     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2910     return 0;
2911   }
2912 }
2913
2914 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2915 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2916 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2917 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2918 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2919   switch (code) {
2920   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2921   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2922   case  1: 
2923     if (sign)
2924       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2925     else
2926       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2927   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2928   case  3: 
2929     if (sign)
2930       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2931     else
2932       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2933   case  4: 
2934     if (sign)
2935       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2936     else
2937       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2938   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2939   case  6: 
2940     if (sign)
2941       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2942     else
2943       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2944   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2945   }
2946 }
2947
2948 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2949   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2950     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2951      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2952     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2953      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2954 }
2955
2956 namespace { 
2957 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2958 struct FoldICmpLogical {
2959   InstCombiner &IC;
2960   Value *LHS, *RHS;
2961   ICmpInst::Predicate pred;
2962   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2963     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2964       pred(ICI->getPredicate()) {}
2965   bool shouldApply(Value *V) const {
2966     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2967       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2968         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2969                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2970     return false;
2971   }
2972   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2973     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2974     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2975       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2976       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2977     }
2978
2979     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2980     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2981     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2982     unsigned Code;
2983     switch (Log.getOpcode()) {
2984     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2985     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2986     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2987     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2988     }
2989
2990     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2991                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2992       
2993     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2994     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2995       return I;
2996     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2997     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2998   }
2999 };
3000 } // end anonymous namespace
3001
3002 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3003 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3004 // guaranteed to be a binary operator.
3005 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3006                                     ConstantInt *OpRHS,
3007                                     ConstantInt *AndRHS,
3008                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3009   Value *X = Op->getOperand(0);
3010   Constant *Together = 0;
3011   if (!Op->isShift())
3012     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3013
3014   switch (Op->getOpcode()) {
3015   case Instruction::Xor:
3016     if (Op->hasOneUse()) {
3017       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3018       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3019       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3020       And->takeName(Op);
3021       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3022     }
3023     break;
3024   case Instruction::Or:
3025     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3026       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3027
3028     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3029       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3030       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3031       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3032       Or->takeName(Op);
3033       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3034     }
3035     break;
3036   case Instruction::Add:
3037     if (Op->hasOneUse()) {
3038       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3039       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3040       // single bit constant.
3041       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3042
3043       // If there is only one bit set...
3044       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3045         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3046         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3047         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3048         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3049
3050         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3051         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3052           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3053           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3054           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3055           // no effect.
3056           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3057             TheAnd.setOperand(0, X);
3058             return &TheAnd;
3059           } else {
3060             // Pull the XOR out of the AND.
3061             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3062             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3063             NewAnd->takeName(Op);
3064             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3065           }
3066         }
3067       }
3068     }
3069     break;
3070
3071   case Instruction::Shl: {
3072     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3073     // the anded constant includes them, clear them now!
3074     //
3075     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3076     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3077     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3078     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3079
3080     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3081     // Masking out bits that the shift already masks
3082       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3083     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3084       TheAnd.setOperand(1, CI);
3085       return &TheAnd;
3086     }
3087     break;
3088   }
3089   case Instruction::LShr:
3090   {
3091     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3092     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3093     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3094     //
3095     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3096     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3097     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3098     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3099
3100     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3101     // Masking out bits that the shift already masks.
3102       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3103     } else if (CI != AndRHS) {
3104       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3105       return &TheAnd;
3106     }
3107     break;
3108   }
3109   case Instruction::AShr:
3110     // Signed shr.
3111     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3112     // with an and.
3113     if (Op->hasOneUse()) {
3114       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3115       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3116       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3117       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3118       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3119         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3120         // Make the argument unsigned.
3121         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3122         ShVal = InsertNewInstBefore(
3123             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3124                                    Op->getName()), TheAnd);
3125         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3126       }
3127     }
3128     break;
3129   }
3130   return 0;
3131 }
3132
3133
3134 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3135 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3136 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3137 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3138 /// insert new instructions.
3139 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3140                                            bool isSigned, bool Inside, 
3141                                            Instruction &IB) {
3142   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3143             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3144          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3145     
3146   if (Inside) {
3147     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3148       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3149
3150     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3151     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3152       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3153         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3154       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3155     }
3156
3157     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3158     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3159     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3160     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3161     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3162     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3163   }
3164
3165   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3166     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3167
3168   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3169   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3170   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3171     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3172         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3173     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3174   }
3175
3176   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3177   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3178   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3179   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3180   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3181   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3182   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3183 }
3184
3185 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3186 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3187 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3188 // not, since all 1s are not contiguous.
3189 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3190   const APInt& V = Val->getValue();
3191   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3192   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3193
3194   // look for the first zero bit after the run of ones
3195   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3196   // look for the first non-zero bit
3197   ME = V.getActiveBits(); 
3198   return true;
3199 }
3200
3201 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3202 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3203 /// the following xforms:
3204 /// 
3205 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3206 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3207 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3208 ///
3209 /// return (A +/- B).
3210 ///
3211 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3212                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3213                                         Instruction &I) {
3214   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3215   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3216       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3217
3218   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3219
3220   switch (LHSI->getOpcode()) {
3221   default: return 0;
3222   case Instruction::And:
3223     if (And(N, Mask) == Mask) {
3224       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3225       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3226            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3227           Mask->getValue().getBitWidth())
3228         break;
3229
3230       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3231       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3232       // is all N is, ignore it.
3233       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3234       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3235         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3236         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3237         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3238           break;
3239       }
3240     }
3241     return 0;
3242   case Instruction::Or:
3243   case Instruction::Xor:
3244     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3245     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3246          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3247         && And(N, Mask)->isZero())
3248       break;
3249     return 0;
3250   }
3251   
3252   Instruction *New;
3253   if (isSub)
3254     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3255   else
3256     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3257   return InsertNewInstBefore(New, I);
3258 }
3259
3260 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3261   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3262   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3263
3264   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3265     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3266
3267   // and X, X = X
3268   if (Op0 == Op1)
3269     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3270
3271   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3272   // purpose is to compute bits we don't care about.
3273   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3274     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3275     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3276     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3277                              KnownZero, KnownOne))
3278       return &I;
3279   } else {
3280     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3281       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3282         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3283     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3284       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3285     }
3286   }
3287   
3288   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3289     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3290     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3291
3292     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3293     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3294       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3295       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3296       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3297       switch (Op0I->getOpcode()) {
3298       case Instruction::Xor:
3299       case Instruction::Or:
3300         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3301         if (Op0I->hasOneUse()) {
3302           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3303             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3304             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3305                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3306             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3307             return BinaryOperator::create(
3308                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3309           }
3310           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3311               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3312             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3313             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3314                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3315             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3316             return BinaryOperator::create(
3317                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3318           }
3319         }
3320
3321         break;
3322       case Instruction::Add:
3323         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3324         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3325         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3326         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3327           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3328         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3329           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3330         break;
3331
3332       case Instruction::Sub:
3333         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3334         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3335         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3336         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3337           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3338         break;
3339       }
3340
3341       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3342         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3343           return Res;
3344     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3345       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3346       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3347       // frequently occurs for bitfield accesses.
3348       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3349         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3350             CastOp->getNumOperands() == 2)
3351           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3352             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3353               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3354               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3355               // This will fold the two constants together, which may allow 
3356               // other simplifications.
3357               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3358                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3359                 CastOp->getName()+".shrunk");
3360               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3361               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3362               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3363               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3364               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3365             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3366               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3367               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3368               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3369               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3370                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3371             }
3372       }
3373     }
3374
3375     // Try to fold constant and into select arguments.
3376     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3377       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3378         return R;
3379     if (isa<PHINode>(Op0))
3380       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3381         return NV;
3382   }
3383
3384   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3385   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3386
3387   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3388     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3389
3390   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3391   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3392     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3393                                                I.getName()+".demorgan");
3394     InsertNewInstBefore(Or, I);
3395     return BinaryOperator::createNot(Or);
3396   }
3397   
3398   {
3399     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3400     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3401       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3402         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3403     
3404       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3405       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3406         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3407           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3408       }
3409     }
3410     
3411     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3412       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3413         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3414
3415       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3416       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3417         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3418           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3419       }
3420     }
3421     
3422     if (Op0->hasOneUse() &&
3423         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3424       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3425         I.swapOperands();     // Simplify below
3426         std::swap(Op0, Op1);
3427       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3428         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3429         I.swapOperands();     // Simplify below
3430         std::swap(Op0, Op1);
3431       }
3432     }
3433     if (Op1->hasOneUse() &&
3434         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3435       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3436         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3437         std::swap(A, B);
3438       }
3439       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3440         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3441         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3442         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3443       }
3444     }
3445   }
3446   
3447   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3448     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3449     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3450       return R;
3451
3452     Value *LHSVal, *RHSVal;
3453     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3454     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3455     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3456       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3457         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3458             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3459             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3460             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3461             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3462             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3463           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3464           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3465             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3466           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3467           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3468           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3469             std::swap(LHS, RHS);
3470             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3471             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3472           }
3473
3474           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3475           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3476           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3477           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3478           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3479           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3480           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3481
3482           switch (LHSCC) {
3483           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3484           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3485             switch (RHSCC) {
3486             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3487             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3488             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3489             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3490               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3491             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3492             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3493             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3494               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3495             }
3496           case ICmpInst::ICMP_NE:
3497             switch (RHSCC) {
3498             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3499             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3500               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3501                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3502               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3503             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3504               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3505                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3506               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3507             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3508             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3509             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3510               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3511             case ICmpInst::ICMP_NE:
3512               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3513                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3514                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3515                                                       LHSVal->getName()+".off");
3516                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3517                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3518                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3519               }
3520               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3521             }
3522             break;
3523           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3524             switch (RHSCC) {
3525             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3526             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3527             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3528               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3529             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3530               break;
3531             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3532             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3533               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3534             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3535               break;
3536             }
3537             break;
3538           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3539             switch (RHSCC) {
3540             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3541             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3542             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3543               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3544             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3545               break;
3546             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3547             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3548               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3549             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3550               break;
3551             }
3552             break;
3553           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3554             switch (RHSCC) {
3555             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3556             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3557               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3558             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3559               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3560             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3561               break;
3562             case ICmpInst::ICMP_NE:
3563               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3564                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3565               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3566             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3567               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3568                                      true, I);
3569             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3570               break;
3571             }
3572             break;
3573           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3574             switch (RHSCC) {
3575             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3576             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3577               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3578             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3579               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3580             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3581               break;
3582             case ICmpInst::ICMP_NE:
3583               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3584                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3585               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3586             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3587               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3588                                      true, I);
3589             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3590               break;
3591             }
3592             break;
3593           }
3594         }
3595   }
3596
3597   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3598   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3599     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3600       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3601         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3602         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3603             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3604             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3605                               I.getType(), TD) &&
3606             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3607                               I.getType(), TD)) {
3608           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3609                                                          Op1C->getOperand(0),
3610                                                          I.getName());
3611           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3612           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3613         }
3614       }
3615     
3616   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3617   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3618     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3619       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3620           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3621           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3622         Instruction *NewOp =
3623           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3624                                                         SI1->getOperand(0),
3625                                                         SI0->getName()), I);
3626         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3627                                       SI1->getOperand(1));
3628       }
3629   }
3630
3631   return Changed ? &I : 0;
3632 }
3633
3634 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3635 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3636 /// yet, fill it in and return false.
3637 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3638   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3639   if (I == 0) return true;
3640
3641   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3642   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3643     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3644            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3645   
3646   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3647   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3648   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3649   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3650     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3651     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3652         8*(ByteValues.size()-1))
3653       return true;
3654     
3655     unsigned DestNo;
3656     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3657       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3658       DestNo = ByteValues.size()-1;
3659     } else {
3660       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3661       DestNo = 0;
3662     }
3663     
3664     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3665     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3666     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3667       return true;
3668     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3669     return false;
3670   }
3671   
3672   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3673   // don't have this.
3674   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3675   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3676   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3677       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3678     return true;
3679   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3680
3681   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3682   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3683       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3684     return true;
3685   
3686   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3687   unsigned DestByte;
3688   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3689     return true;
3690   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3691   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3692     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3693       break;
3694   // Unknown mask for bswap.
3695   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3696   
3697   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3698   unsigned SrcByte;
3699   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3700     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3701   else
3702     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3703   
3704   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3705   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3706     return true;
3707   
3708   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3709   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3710   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3711     return true;
3712   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3713   return false;
3714 }
3715
3716 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3717 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3718 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3719   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3720   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3721     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3722   
3723   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3724   /// defines each byte.
3725   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3726   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3727     
3728   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3729   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3730       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3731     return 0;
3732   
3733   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3734   Value *V = ByteValues[0];
3735   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3736   
3737   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3738   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3739     if (ByteValues[i] != V)
3740       return 0;
3741   const Type *Tys[] = { ITy };
3742   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3743   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3744   return new CallInst(F, V);
3745 }
3746
3747
3748 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3749   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3750   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3751
3752   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3753     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3754
3755   // or X, X = X
3756   if (Op0 == Op1)
3757     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3758
3759   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3760   // purpose is to compute bits we don't care about.
3761   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3762     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3763     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3764     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3765                              KnownZero, KnownOne))
3766       return &I;
3767   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3768     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3769   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3770     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3771       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3772   }
3773     
3774
3775   
3776   // or X, -1 == -1
3777   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3778     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3779     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3780     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3781       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3782       InsertNewInstBefore(Or, I);
3783       Or->takeName(Op0);
3784       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3785                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3786     }
3787
3788     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3789     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3790       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3791       InsertNewInstBefore(Or, I);
3792       Or->takeName(Op0);
3793       return BinaryOperator::createXor(Or,
3794                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3795     }
3796
3797     // Try to fold constant and into select arguments.
3798     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3799       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3800         return R;
3801     if (isa<PHINode>(Op0))
3802       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3803         return NV;
3804   }
3805
3806   Value *A = 0, *B = 0;
3807   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3808
3809   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3810     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3811       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3812   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3813     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3814       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3815
3816   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3817   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3818   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3819       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3820       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3821        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3822     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3823       return BSwap;
3824   }
3825   
3826   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3827   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3828       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3829     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3830     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3831     NOr->takeName(Op0);
3832     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3833   }
3834
3835   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3836   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3837       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3838     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3839     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3840     NOr->takeName(Op0);
3841     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3842   }
3843
3844   // (A & C)|(B & D)
3845   Value *C = 0, *D = 0;
3846   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3847       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3848     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3849     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3850     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3851     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3852       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3853       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3854       // replace with V+N.
3855       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3856         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3857             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3858           // Add commutes, try both ways.
3859           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3860             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3861           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3862             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3863         }
3864         // Or commutes, try both ways.
3865         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3866             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3867           // Add commutes, try both ways.
3868           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3869             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3870           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3871             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3872         }
3873       }
3874       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3875     }
3876     
3877     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3878     // terms for V1 & (V2|V3).
3879     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3880       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3881         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3882       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3883         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3884       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3885         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3886       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3887         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3888       
3889       if (V1) {
3890         Value *Or =
3891           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3892         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3893       }
3894     }
3895   }
3896   
3897   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3898   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3899     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3900       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3901           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3902           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3903         Instruction *NewOp =
3904         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3905                                                      SI1->getOperand(0),
3906                                                      SI0->getName()), I);
3907         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3908                                       SI1->getOperand(1));
3909       }
3910   }
3911
3912   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3913     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3914       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3915   } else {
3916     A = 0;
3917   }
3918   // Note, A is still live here!
3919   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3920     if (Op0 == B)
3921       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3922
3923     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3924     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3925       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3926                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3927       return BinaryOperator::createNot(And);
3928     }
3929   }
3930
3931   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3932   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3933     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3934       return R;
3935
3936     Value *LHSVal, *RHSVal;
3937     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3938     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3939     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3940       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3941         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3942             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3943             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3944             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3945             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3946             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3947             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3948             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3949           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3950           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3951           bool NeedsSwap;
3952           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
3953             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3954           else
3955             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3956             
3957           if (NeedsSwap) {
3958             std::swap(LHS, RHS);
3959             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3960             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3961           }
3962
3963           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3964           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3965           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3966           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3967           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3968           // equal.
3969           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3970
3971           switch (LHSCC) {
3972           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3973           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3974             switch (RHSCC) {
3975             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3976             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3977               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3978                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3979                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3980                                                       LHSVal->getName()+".off");
3981                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3982                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3983                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3984               }
3985               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3986             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3987             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3988               break;
3989             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3990             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3991             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3992               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3993             }
3994             break;
3995           case ICmpInst::ICMP_NE:
3996             switch (RHSCC) {
3997             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3998             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3999             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4000             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4001               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4002             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4003             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4004             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4005               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4006             }
4007             break;
4008           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4009             switch (RHSCC) {
4010             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4011             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4012               break;
4013             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4014               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4015                                      false, I);
4016             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4017               break;
4018             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4019             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4020               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4021             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4022               break;
4023             }
4024             break;
4025           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4026             switch (RHSCC) {
4027             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4028             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4029               break;
4030             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4031               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4032                                      false, I);
4033             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4034               break;
4035             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4036             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4037               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4038             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4039               break;
4040             }
4041             break;
4042           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4043             switch (RHSCC) {
4044             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4045             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4046             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4047               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4048             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4049               break;
4050             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4051             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4052               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4053             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4054               break;
4055             }
4056             break;
4057           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4058             switch (RHSCC) {
4059             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4060             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4061             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4062               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4063             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4064               break;
4065             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4066             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4067               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4068             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4069               break;
4070             }
4071             break;
4072           }
4073         }
4074   }
4075     
4076   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4077   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4078     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4079       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4080         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4081         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4082             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4083             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4084                               I.getType(), TD) &&
4085             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4086                               I.getType(), TD)) {
4087           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4088                                                         Op1C->getOperand(0),
4089                                                         I.getName());
4090           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4091           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4092         }
4093       }
4094       
4095
4096   return Changed ? &I : 0;
4097 }
4098
4099 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4100 struct XorSelf {
4101   Value *RHS;
4102   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4103   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4104   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4105     return &Xor;
4106   }
4107 };
4108
4109
4110 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4111   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4112   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4113
4114   if (isa<UndefValue>(Op1))
4115     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4116
4117   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4118   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4119     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4120     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4121   }
4122   
4123   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4124   // purpose is to compute bits we don't care about.
4125   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4126     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4127     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4128     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4129                              KnownZero, KnownOne))
4130       return &I;
4131   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4132     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4133   }
4134
4135   // Is this a ~ operation?
4136   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4137     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4138     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4139     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4140       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4141           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4142         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4143         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4144           Instruction *NotY =
4145             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4146                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4147           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4148           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4149             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4150           else
4151             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4152         }
4153       }
4154     }
4155   }
4156   
4157   
4158   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4159     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4160     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4161       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4162         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4163                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4164
4165       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4166         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4167                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4168     }
4169
4170     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4171       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4172       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4173         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4174           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4175           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4176                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4177           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4178         }
4179           
4180       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4181         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4182           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4183           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4184             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4185             return BinaryOperator::createSub(
4186                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4187                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4188                                           Op0I->getOperand(0));
4189           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4190             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4191             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4192             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4193
4194           }
4195         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4196           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4197           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4198             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4199             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4200             // NewRHS.
4201             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4202             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4203                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4204             AddToWorkList(Op0I);
4205             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4206             I.setOperand(1, NewRHS);
4207             return &I;
4208           }
4209         }
4210     }
4211
4212     // Try to fold constant and into select arguments.
4213     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4214       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4215         return R;
4216     if (isa<PHINode>(Op0))
4217       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4218         return NV;
4219   }
4220
4221   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4222     if (X == Op1)
4223       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4224
4225   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4226     if (X == Op0)
4227       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4228
4229   
4230   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4231   if (Op1I) {
4232     Value *A, *B;
4233     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4234       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4235         Op1I->swapOperands();
4236         I.swapOperands();
4237         std::swap(Op0, Op1);
4238       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4239         I.swapOperands();     // Simplified below.
4240         std::swap(Op0, Op1);
4241       }
4242     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4243       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4244         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4245       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4246         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4247     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4248       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4249         Op1I->swapOperands();
4250         std::swap(A, B);
4251       }
4252       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4253         I.swapOperands();     // Simplified below.
4254         std::swap(Op0, Op1);
4255       }
4256     }
4257   }
4258   
4259   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4260   if (Op0I) {
4261     Value *A, *B;
4262     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4263       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4264         std::swap(A, B);
4265       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4266         Instruction *NotB =
4267           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4268         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4269       }
4270     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4271       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4272         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4273       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4274         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4275     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4276       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4277         std::swap(A, B);
4278       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4279           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4280         Instruction *N =
4281           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4282         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4283       }
4284     }
4285   }
4286   
4287   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4288   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4289       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4290       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4291       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4292     Instruction *NewOp =
4293       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4294                                                     Op1I->getOperand(0),
4295                                                     Op0I->getName()), I);
4296     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4297                                   Op1I->getOperand(1));
4298   }
4299     
4300   if (Op0I && Op1I) {
4301     Value *A, *B, *C, *D;
4302     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4303     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4304         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4305       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4306         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4307     }
4308     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4309     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4310         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4311       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4312         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4313     }
4314     
4315     // (A & B)^(C & D)
4316     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4317         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4318         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4319       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4320       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4321       if (A == C)
4322         X = A, Y = B, Z = D;
4323       else if (A == D)
4324         X = A, Y = B, Z = C;
4325       else if (B == C)
4326         X = B, Y = A, Z = D;
4327       else if (B == D)
4328         X = B, Y = A, Z = C;
4329       
4330       if (X) {
4331         Instruction *NewOp =
4332         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4333         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4334       }
4335     }
4336   }
4337     
4338   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4339   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4340     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4341       return R;
4342
4343   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4344   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4345     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4346       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4347         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4348         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4349             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4350             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4351                               I.getType(), TD) &&
4352             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4353                               I.getType(), TD)) {
4354           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4355                                                          Op1C->getOperand(0),
4356                                                          I.getName());
4357           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4358           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4359         }
4360       }
4361
4362   return Changed ? &I : 0;
4363 }
4364
4365 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4366 /// overflowed for this type.
4367 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4368                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4369   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4370
4371   if (IsSigned)
4372     if (In2->getValue().isNegative())
4373       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4374     else
4375       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4376   else
4377     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4378 }
4379
4380 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4381 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4382 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4383 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4384   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4385   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4386   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4387   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4388
4389   // Build a mask for high order bits.
4390   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4391   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4392
4393   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4394     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4395     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4396     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4397       if (OpC->isZero()) continue;
4398       
4399       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4400       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4401         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4402         
4403         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4404           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4405         else
4406           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4407                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4408                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4409                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4410         continue;
4411       }
4412       
4413       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4414       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4415       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4416       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4417         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4418       else {
4419         // Emit an add instruction.
4420         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4421            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4422                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4423       }
4424       continue;
4425     }
4426     // Convert to correct type.
4427     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4428       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4429         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4430       else
4431         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4432                                                  Op->getName()+".c"), I);
4433     }
4434     if (Size != 1) {
4435       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4436       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4437         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4438       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4439         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4440                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4441     }
4442
4443     // Emit an add instruction.
4444     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4445       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4446                                     cast<Constant>(Result));
4447     else
4448       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4449                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4450   }
4451   return Result;
4452 }
4453
4454 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4455 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4456 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4457                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4458                                        Instruction &I) {
4459   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4460
4461   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4462     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4463       RHS = CI->getOperand(0);
4464
4465   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4466   if (PtrBase == RHS) {
4467     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4468     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4469     // each index is zero or not.
4470     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4471       Instruction *InVal = 0;
4472       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4473       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4474         bool EmitIt = true;
4475         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4476           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4477             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4478           if (C->isNullValue())
4479             EmitIt = false;
4480           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4481             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4482           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4483             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4484                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4485                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4486         }
4487
4488         if (EmitIt) {
4489           Instruction *Comp =
4490             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4491                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4492           if (InVal == 0)
4493             InVal = Comp;
4494           else {
4495             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4496             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4497             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4498               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4499             else                              // True if all are equal
4500               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4501           }
4502         }
4503       }
4504
4505       if (InVal)
4506         return InVal;
4507       else
4508         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4509         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4510                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4511     }
4512
4513     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4514     // the result to fold to a constant!
4515     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4516       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4517       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4518       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4519                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4520     }
4521   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4522     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4523     // compare the base pointer.
4524     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4525       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4526       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4527                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4528       if (IndicesTheSame)
4529         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4530           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4531             IndicesTheSame = false;
4532             break;
4533           }
4534
4535       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4536       if (IndicesTheSame)
4537         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4538                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4539
4540       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4541       // different, bail out.
4542       return 0;
4543     }
4544
4545     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4546     bool AllZeros = true;
4547     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4548       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4549           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4550         AllZeros = false;
4551         break;
4552       }
4553     if (AllZeros)
4554       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4555                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4556
4557     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4558     AllZeros = true;
4559     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4560       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4561           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4562         AllZeros = false;
4563         break;
4564       }
4565     if (AllZeros)
4566       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4567
4568     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4569       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4570       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4571       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4572       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4573         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4574           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4575                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4576             // Irreconcilable differences.
4577             NumDifferences = 2;
4578             break;
4579           } else {
4580             if (NumDifferences++) break;
4581             DiffOperand = i;
4582           }
4583         }
4584
4585       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4586         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4587                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4588                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4589
4590       else if (NumDifferences == 1) {
4591         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4592         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4593         // Make sure we do a signed comparison here.
4594         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4595       }
4596     }
4597
4598     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4599     // the result to fold to a constant!
4600     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4601         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4602       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4603       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4604       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4605       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4606     }
4607   }
4608   return 0;
4609 }
4610
4611 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4612   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4613   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4614
4615   // Fold trivial predicates.
4616   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4617     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4618   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4619     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4620   
4621   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4622   if (Op0 == Op1) {
4623     switch (I.getPredicate()) {
4624     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4625     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4626     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4627     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4628       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4629     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4630     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4631     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4632       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4633       
4634     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4635     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4636     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4637     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4638       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4639       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4640       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4641       return &I;
4642       
4643     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4644     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4645     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4646     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4647       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4648       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4649       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4650       return &I;
4651     }
4652   }
4653     
4654   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4655     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4656
4657   // Handle fcmp with constant RHS
4658   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4659     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4660       switch (LHSI->getOpcode()) {
4661       case Instruction::PHI:
4662         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4663           return NV;
4664         break;
4665       case Instruction::Select:
4666         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4667         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4668         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4669         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4670         if (LHSI->hasOneUse()) {
4671           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4672             // Fold the known value into the constant operand.
4673             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4674             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4675             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4676                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4677                                                       I.getName()), I);
4678           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4679             // Fold the known value into the constant operand.
4680             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4681             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4682             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4683                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4684                                                       I.getName()), I);
4685           }
4686         }
4687
4688         if (Op1)
4689           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4690         break;
4691       }
4692   }
4693
4694   return Changed ? &I : 0;
4695 }
4696
4697 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4698   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4699   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4700   const Type *Ty = Op0->getType();
4701
4702   // icmp X, X
4703   if (Op0 == Op1)
4704     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4705                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4706
4707   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4708     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4709
4710   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4711   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4712   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4713        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4714       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4715        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4716     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4717                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4718
4719   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4720   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4721     switch (I.getPredicate()) {
4722     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4723     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4724       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4725       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4726       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4727     }
4728     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4729       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4730
4731     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4732     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4733       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4734       // FALL THROUGH
4735     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4736     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4737       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4738       InsertNewInstBefore(Not, I);
4739       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4740     }
4741     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4742     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4743       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4744       // FALL THROUGH
4745     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4746     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4747       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4748       InsertNewInstBefore(Not, I);
4749       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4750     }
4751     }
4752   }
4753
4754   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4755   // can be folded into the comparison.
4756   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4757     switch (I.getPredicate()) {
4758     default: break;
4759     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4760       if (CI->isMinValue(false))
4761         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4762       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4763         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4764       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4765         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4766       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4767       if (CI->isMinValue(true))
4768         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4769                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4770           
4771       break;
4772
4773     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4774       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4775         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4776       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4777         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4778       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4779         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4780       break;
4781
4782     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4783       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4784         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4785       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4786         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4787       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4788         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4789         
4790       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4791       if (CI->isMaxValue(true))
4792         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4793                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4794       break;
4795
4796     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4797       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4798         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4799       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4800         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4801       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4802         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4803       break;
4804
4805     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4806       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4807         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4808       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4809         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4810       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4811         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4812       break;
4813
4814     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4815       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4816         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4817       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4818         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4819       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4820         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4821       break;
4822
4823     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4824       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4825         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4826       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4827         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4828       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4829         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4830       break;
4831
4832     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4833       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4834         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4835       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4836         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4837       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4838         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4839       break;
4840     }
4841
4842     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4843     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4844     // already been handled above, this requires little checking.
4845     //
4846     switch (I.getPredicate()) {
4847     default: break;
4848     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4849       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4850     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4851       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4852     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4853       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4854     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4855       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4856     }
4857     
4858     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4859     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4860     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4861     
4862     bool UnusedBit;
4863     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4864     
4865     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4866     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4867     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4868                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4869                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4870                              KnownZero, KnownOne, 0))
4871       return &I;
4872         
4873     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4874     // in.
4875     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4876       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4877       // EQ and NE we use unsigned values.
4878       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4879       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4880       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4881         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4882                                                Max);
4883       } else {
4884         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4885                                                  Max);
4886       }
4887       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4888       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4889       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4890         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4891           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4892         break;
4893       case ICmpInst::ICMP_NE:
4894         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4895           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4896         break;
4897       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4898         if (Max.ult(RHSVal))
4899           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4900         if (Min.uge(RHSVal))
4901           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4902         break;
4903       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4904         if (Min.ugt(RHSVal))
4905           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4906         if (Max.ule(RHSVal))
4907           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4908         break;
4909       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4910         if (Max.slt(RHSVal))
4911           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4912         if (Min.sgt(RHSVal))
4913           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4914         break;
4915       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4916         if (Min.sgt(RHSVal))
4917           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4918         if (Max.sle(RHSVal))
4919           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4920         break;
4921       }
4922     }
4923           
4924     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4925     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4926     // instruction can be folded into the icmp 
4927     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4928       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4929         return Res;
4930   }
4931
4932   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4933   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4934     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4935       switch (LHSI->getOpcode()) {
4936       case Instruction::GetElementPtr:
4937         if (RHSC->isNullValue()) {
4938           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4939           bool isAllZeros = true;
4940           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4941             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4942                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4943               isAllZeros = false;
4944               break;
4945             }
4946           if (isAllZeros)
4947             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
4948                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4949         }
4950         break;
4951
4952       case Instruction::PHI:
4953         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4954           return NV;
4955         break;
4956       case Instruction::Select: {
4957         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4958         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4959         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4960         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4961         if (LHSI->hasOneUse()) {
4962           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4963             // Fold the known value into the constant operand.
4964             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4965             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4966             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4967                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
4968                                                    I.getName()), I);
4969           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4970             // Fold the known value into the constant operand.
4971             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4972             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4973             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4974                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
4975                                                    I.getName()), I);
4976           }
4977         }
4978
4979         if (Op1)
4980           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4981         break;
4982       }
4983       case Instruction::Malloc:
4984         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
4985         // can assume it is successful and remove the malloc.
4986         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
4987           AddToWorkList(LHSI);
4988           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4989                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
4990         }
4991         break;
4992       }
4993   }
4994
4995   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
4996   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
4997     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
4998       return NI;
4999   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5000     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5001                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5002       return NI;
5003
5004   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5005   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5006   // now.
5007   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5008     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5009         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5010       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5011       // operand, where it can often be eliminated completely.
5012       Op0 = CI->getOperand(0);
5013
5014       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5015       // so eliminate it as well.
5016       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5017         Op1 = CI2->getOperand(0);
5018
5019       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5020       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5021         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5022           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5023         } else {
5024           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5025           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5026         }
5027       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5028     }
5029   }
5030   
5031   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5032     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5033     // This comes up when you have code like
5034     //   int X = A < B;
5035     //   if (X) ...
5036     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5037     // with a constant or another cast from the same type.
5038     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5039       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5040         return R;
5041   }
5042   
5043   if (I.isEquality()) {
5044     Value *A, *B, *C, *D;
5045     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5046       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5047         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5048         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5049                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5050       }
5051
5052       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5053         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5054         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5055           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5056             if (Op1->hasOneUse()) {
5057               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5058               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5059               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5060                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5061             }
5062         
5063         // A^B == A^D -> B == D
5064         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5065         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5066         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5067         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5068       }
5069     }
5070     
5071     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5072         (A == Op0 || B == Op0)) {
5073       // A == (A^B)  ->  B == 0
5074       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5075       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5076                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5077     }
5078     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5079       // (A-B) == A  ->  B == 0
5080       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5081                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5082     }
5083     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5084       // A == (A-B)  ->  B == 0
5085       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5086                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5087     }
5088     
5089     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5090     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5091         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5092         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5093       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5094       
5095       if (A == C) {
5096         X = B; Y = D; Z = A;
5097       } else if (A == D) {
5098         X = B; Y = C; Z = A;
5099       } else if (B == C) {
5100         X = A; Y = D; Z = B;
5101       } else if (B == D) {
5102         X = A; Y = C; Z = B;
5103       }
5104       
5105       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5106         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5107         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5108         I.setOperand(0, Op1);
5109         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5110         return &I;
5111       }
5112     }
5113   }
5114   return Changed ? &I : 0;
5115 }
5116
5117
5118 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5119 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5120 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5121                                           ConstantInt *DivRHS) {
5122   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5123   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5124   
5125   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5126   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5127   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5128   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5129   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5130   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5131   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5132   // if it finds it. 
5133   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5134   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5135     return 0;
5136   if (DivRHS->isZero())
5137     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5138
5139   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5140   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5141   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5142   // instead of computing a divide. 
5143   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5144
5145   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5146   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5147   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5148   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5149                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5150
5151   // Get the ICmp opcode
5152   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5153
5154   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5155   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5156   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5157   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5158   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5159   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5160   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5161   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5162   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5163   
5164   
5165   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5166     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5167     LoBound = Prod;
5168     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5169     if (!HiOverflow)
5170       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5171   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5172     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5173       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5174       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5175       HiBound = DivRHS;
5176     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5177       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5178       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5179       if (!HiOverflow)
5180         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5181     } else {                       // (X / pos) op neg
5182       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5183       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5184       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5185                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5186       HiBound = AddOne(Prod);
5187       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5188     }
5189   } else {                         // Divisor is < 0.
5190     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5191       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5192       LoBound = AddOne(DivRHS);
5193       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5194       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5195         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5196         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5197       }
5198     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5199       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5200       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5201       if (!LoOverflow)
5202         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5203       HiBound = AddOne(Prod);
5204     } else {                       // (X / neg) op neg
5205       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5206       LoBound = Prod;
5207       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5208       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5209     }
5210     
5211     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5212     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5213   }
5214
5215   Value *X = DivI->getOperand(0);
5216   switch (Pred) {
5217   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5218   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5219     if (LoOverflow && HiOverflow)
5220       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5221     else if (HiOverflow)
5222       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5223                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5224     else if (LoOverflow)
5225       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5226                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5227     else
5228       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5229   case ICmpInst::ICMP_NE:
5230     if (LoOverflow && HiOverflow)
5231       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5232     else if (HiOverflow)
5233       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5234                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5235     else if (LoOverflow)
5236       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5237                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5238     else
5239       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5240   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5241   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5242     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5243       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5244     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5245       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5246     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5247   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5248   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5249     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5250       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5251     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5252       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5253     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5254       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5255     else
5256       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5257   }
5258 }
5259
5260
5261 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5262 ///
5263 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5264                                                           Instruction *LHSI,
5265                                                           ConstantInt *RHS) {
5266   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5267   
5268   switch (LHSI->getOpcode()) {
5269   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5270     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5271       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5272       // fold the xor.
5273       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5274           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5275         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5276         
5277         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5278         // the operation, just stop using the Xor.
5279         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5280           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5281           AddToWorkList(LHSI);
5282           return &ICI;
5283         }
5284         
5285         // Was the old condition true if the operand is positive?
5286         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5287         
5288         // If so, the new one isn't.
5289         isTrueIfPositive ^= true;
5290         
5291         if (isTrueIfPositive)
5292           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5293         else
5294           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5295       }
5296     }
5297     break;
5298   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5299     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5300         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5301       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5302       
5303       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5304       // and/compare to be the input width without changing the value
5305       // produced, eliminating a cast.
5306       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5307         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5308         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5309         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5310         // bit would not work.
5311         if (Cast->hasOneUse() &&
5312             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5313              RHSV.isPositive())) {
5314           uint32_t BitWidth = 
5315             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5316           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5317           NewCST.zext(BitWidth);
5318           APInt NewCI = RHSV;
5319           NewCI.zext(BitWidth);
5320           Instruction *NewAnd = 
5321             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5322                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5323           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5324           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5325                               ConstantInt::get(NewCI));
5326         }
5327       }
5328       
5329       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5330       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5331       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5332       // access.
5333       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5334       if (Shift && !Shift->isShift())
5335         Shift = 0;
5336       
5337       ConstantInt *ShAmt;
5338       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5339       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5340       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5341       
5342       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5343       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5344       // rights, as they sign-extend.
5345       if (ShAmt) {
5346         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5347         if (!CanFold) {
5348           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5349           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5350           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5351           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5352           
5353           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5354           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5355                AndCST->getValue()) == 0)
5356             CanFold = true;
5357         }
5358         
5359         if (CanFold) {
5360           Constant *NewCst;
5361           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5362             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5363           else
5364             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5365           
5366           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5367           // compared.
5368           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5369             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5370             // As a special case, check to see if this means that the
5371             // result is always true or false now.
5372             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5373               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5374             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5375               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5376           } else {
5377             ICI.setOperand(1, NewCst);
5378             Constant *NewAndCST;
5379             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5380               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5381             else
5382               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5383             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5384             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5385             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5386             AddUsesToWorkList(ICI);
5387             return &ICI;
5388           }
5389         }
5390       }
5391       
5392       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5393       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5394       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5395       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5396           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5397           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5398         // Compute C << Y.
5399         Value *NS;
5400         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5401           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5402                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5403         } else {
5404           // Insert a logical shift.
5405           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5406                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5407         }
5408         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5409         
5410         // Compute X & (C << Y).
5411         Instruction *NewAnd = 
5412           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5413         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5414         
5415         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5416         return &ICI;
5417       }
5418     }
5419     break;
5420     
5421   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5422     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5423     if (!ShAmt) break;
5424     
5425     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5426     
5427     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5428     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5429     // simplified.
5430     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5431       break;
5432     
5433     if (ICI.isEquality()) {
5434       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5435       // comparison cannot succeed.
5436       Constant *Comp =
5437         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5438       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5439         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5440         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5441         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5442       }
5443       
5444       if (LHSI->hasOneUse()) {
5445         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5446         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5447         Constant *Mask =
5448           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5449         
5450         Instruction *AndI =
5451           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5452                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5453         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5454         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5455                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5456       }
5457     }
5458     
5459     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5460     bool TrueIfSigned = false;
5461     if (LHSI->hasOneUse() &&
5462         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5463       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5464       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5465                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5466       Instruction *AndI =
5467         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5468                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5469       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5470       
5471       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5472                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5473     }
5474     break;
5475   }
5476     
5477   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5478   case Instruction::AShr: {
5479     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5480     if (!ShAmt) break;
5481
5482     if (ICI.isEquality()) {
5483       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5484       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5485       // simplified.
5486       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5487       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5488         break;
5489       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5490       
5491       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5492       // comparison cannot succeed.
5493       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5494       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5495         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5496       else
5497         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5498       
5499       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5500         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5501         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5502         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5503       }
5504       
5505       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5506         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5507         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5508         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5509         
5510         Instruction *AndI =
5511           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5512                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5513         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5514         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5515                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5516       }
5517     }
5518     break;
5519   }
5520     
5521   case Instruction::SDiv:
5522   case Instruction::UDiv:
5523     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5524     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5525     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5526     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5527     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5528     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5529     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5530       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5531                                           DivRHS))
5532         return R;
5533     break;
5534   }
5535   
5536   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5537   if (ICI.isEquality()) {
5538     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5539     
5540     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5541     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5542     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5543       switch (BO->getOpcode()) {
5544       case Instruction::SRem:
5545         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5546         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5547           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5548           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5549             Instruction *NewRem =
5550               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5551                                          BO->getName());
5552             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5553             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5554                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5555           }
5556         }
5557         break;
5558       case Instruction::Add:
5559         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5560         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5561           if (BO->hasOneUse())
5562             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5563                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5564         } else if (RHSV == 0) {
5565           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5566           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5567           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5568           
5569           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5570             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5571           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5572             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5573           else if (BO->hasOneUse()) {
5574             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5575             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5576             Neg->takeName(BO);
5577             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5578           }
5579         }
5580         break;
5581       case Instruction::Xor:
5582         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5583         // the explicit xor.
5584         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5585           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5586                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5587         
5588         // FALLTHROUGH
5589       case Instruction::Sub:
5590         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5591         if (RHSV == 0)
5592           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5593                               BO->getOperand(1));
5594         break;
5595         
5596       case Instruction::Or:
5597         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5598         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5599         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5600           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5601           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5602             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5603                                                              isICMP_NE));
5604         }
5605         break;
5606         
5607       case Instruction::And:
5608         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5609           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5610           // comparison can never succeed!
5611           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5612             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5613                                                              isICMP_NE));
5614           
5615           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5616           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5617             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5618                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5619                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5620           
5621           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5622           if (isSignBit(BOC)) {
5623             Value *X = BO->getOperand(0);
5624             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5625             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5626               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5627             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5628           }
5629           
5630           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5631           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5632             Value *X = BO->getOperand(0);
5633             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5634             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5635               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5636             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5637           }
5638         }
5639       default: break;
5640       }
5641     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5642       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5643       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5644         AddToWorkList(II);
5645         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5646         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5647         return &ICI;
5648       }
5649     }
5650   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5651             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5652             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5653     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5654       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5655       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5656       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5657       if (SrcTy->isInteger() && 
5658           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5659         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5660         // smaller constant values.
5661         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5662           // X u< 128 => X s> -1
5663           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5664                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5665         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5666                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5667           // X u> 127 => X s< 0
5668           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5669                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5670         }
5671       }
5672     }
5673   }
5674   return 0;
5675 }
5676
5677 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5678 /// We only handle extending casts so far.
5679 ///
5680 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5681   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5682   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5683   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5684   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5685   Value *RHSCIOp;
5686
5687   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5688   // integer type is the same size as the pointer type.
5689   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5690       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5691          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5692     Value *RHSOp = 0;
5693     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5694       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5695     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5696       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5697       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5698       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5699         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5700                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5701     }
5702
5703     if (RHSOp)
5704       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5705   }
5706   
5707   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5708   // Enforce this.
5709   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5710       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5711     return 0;
5712
5713   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5714   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5715
5716   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5717     // Not an extension from the same type?
5718     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5719     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5720       return 0;
5721     
5722     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5723     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5724     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5725       return 0;
5726
5727     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5728     // then we can't handle this.
5729     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5730       return 0;
5731     
5732     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5733     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5734   }
5735
5736   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5737   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5738   if (!CI)
5739     return 0;
5740
5741   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5742   // reextended to DestTy.
5743   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5744   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5745
5746   // If the re-extended constant didn't change...
5747   if (Res2 == CI) {
5748     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5749     // For example, we might have:
5750     //    %A = sext short %X to uint
5751     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5752     // It is incorrect to transform this into 
5753     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5754     // because %A may have negative value. 
5755     //
5756     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5757     // OR operation is EQ/NE.
5758     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5759       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5760     else
5761       return 0;
5762   }
5763
5764   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5765   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5766
5767   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5768   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5769   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5770     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5771   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5772     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5773
5774   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5775   // should have been folded away previously and not enter in here.
5776   Value *Result;
5777   if (isSignedCmp) {
5778     // We're performing a signed comparison.
5779     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5780       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5781     else
5782       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5783   } else {
5784     // We're performing an unsigned comparison.
5785     if (isSignedExt) {
5786       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5787       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5788       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5789       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5790                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5791     } else {
5792       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5793       Result = ConstantInt::getTrue();
5794     }
5795   }
5796
5797   // Finally, return the value computed.
5798   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5799       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5800     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5801   } else {
5802     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5803             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5804            "ICmp should be folded!");
5805     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5806       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5807     else
5808       return BinaryOperator::createNot(Result);
5809   }
5810 }
5811
5812 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5813   return commonShiftTransforms(I);
5814 }
5815
5816 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5817   return commonShiftTransforms(I);
5818 }
5819
5820 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5821   return commonShiftTransforms(I);
5822 }
5823
5824 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5825   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5826   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5827
5828   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5829   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5830   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5831       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5832     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5833   
5834   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5835     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5836       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5837     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5838       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5839   }
5840   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5841     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5842       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5843     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5844       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5845   }
5846
5847   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5848   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5849     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5850       if (CSI->isAllOnesValue())
5851         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5852
5853   // Try to fold constant and into select arguments.
5854   if (isa<Constant>(Op0))
5855     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5856       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5857         return R;
5858
5859   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5860   if (I.isArithmeticShift()) {
5861     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5862           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5863       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5864     }
5865   }
5866
5867   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5868     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5869       return Res;
5870   return 0;
5871 }
5872
5873 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5874                                                BinaryOperator &I) {
5875   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5876
5877   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5878   // purpose is to compute bits we don't care about.
5879   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5880   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5881   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5882                            KnownZero, KnownOne))
5883     return &I;
5884   
5885   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5886   // of a signed value.
5887   //
5888   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5889     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5890       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5891     else {
5892       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5893       return &I;
5894     }
5895   }
5896   
5897   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5898   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5899     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5900       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5901         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5902                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5903   
5904   // Try to fold constant and into select arguments.
5905   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5906     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5907       return R;
5908   if (isa<PHINode>(Op0))
5909     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5910       return NV;
5911   
5912   if (Op0->hasOneUse()) {
5913     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5914       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5915       Value *V1, *V2;
5916       ConstantInt *CC;
5917       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5918         default: break;
5919         case Instruction::Add:
5920         case Instruction::And:
5921         case Instruction::Or:
5922         case Instruction::Xor: {
5923           // These operators commute.
5924           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5925           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5926               match(Op0BO->getOperand(1),
5927                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5928             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5929                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5930                                             Op0BO->getName());
5931             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5932             Instruction *X = 
5933               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5934                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5935             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5936             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5937             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5938                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5939           }
5940           
5941           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5942           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5943           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5944               match(Op0BOOp1, 
5945                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5946               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5947               V2 == Op1) {
5948             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5949                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5950                                                      Op0BO->getName());
5951             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5952             Instruction *XM =
5953               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5954                                         V1->getName()+".mask");
5955             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5956             
5957             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5958           }
5959         }
5960           
5961         // FALL THROUGH.
5962         case Instruction::Sub: {
5963           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5964           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5965               match(Op0BO->getOperand(0),
5966                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5967             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5968                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5969                                                      Op0BO->getName());
5970             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5971             Instruction *X =
5972               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5973                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5974             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5975             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5976             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5977                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5978           }
5979           
5980           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5981           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5982               match(Op0BO->getOperand(0),
5983                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5984                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5985               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5986                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5987             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5988                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5989                                                      Op0BO->getName());
5990             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5991             Instruction *XM =
5992               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5993                                         V1->getName()+".mask");
5994             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5995             
5996             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5997           }
5998           
5999           break;
6000         }
6001       }
6002       
6003       
6004       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6005       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6006       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6007         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6008         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6009         
6010         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6011           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6012           case Instruction::Add:
6013             isValid = isLeftShift;
6014             break;
6015           case Instruction::Or:
6016           case Instruction::Xor:
6017             highBitSet = false;
6018             break;
6019           case Instruction::And:
6020             highBitSet = true;
6021             break;
6022         }
6023         
6024         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6025         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6026         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6027         // the constant which would cause it to be modified for this
6028         // operation.
6029         //
6030         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6031           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6032         }
6033         
6034         if (isValid) {
6035           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6036           
6037           Instruction *NewShift =
6038             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6039           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6040           NewShift->takeName(Op0BO);
6041           
6042           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6043                                         NewRHS);
6044         }
6045       }
6046     }
6047   }
6048   
6049   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6050   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6051   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6052     ShiftOp = 0;
6053   
6054   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6055     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6056     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6057     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6058     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6059     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6060     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6061     
6062     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6063     if (AmtSum > TypeBits)
6064       AmtSum = TypeBits;
6065     
6066     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6067     
6068     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6069     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6070       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6071                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6072     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6073                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6074       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6075       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6076     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6077                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6078       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6079       Instruction *Shift =
6080         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6081       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6082
6083       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6084       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6085     }
6086     
6087     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6088     // right.  See if the amounts are equal.
6089     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6090       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6091       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6092         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6093         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6094       }
6095       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6096       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6097         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6098         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6099       }
6100       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6101       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6102       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6103       // generators.
6104       const Type *SExtType = 0;
6105       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6106       case 1  :
6107       case 8  :
6108       case 16 :
6109       case 32 :
6110       case 64 :
6111       case 128:
6112         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6113         break;
6114       default: break;
6115       }
6116       if (SExtType) {
6117         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6118         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6119         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6120       }
6121       // Otherwise, we can't handle it yet.
6122     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6123       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6124       
6125       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6126       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6127         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6128                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6129         Instruction *Shift =
6130           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6131         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6132         
6133         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6134         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6135       }
6136       
6137       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6138       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6139         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6140         Instruction *Shift =
6141           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6142         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6143         
6144         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6145         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6146       }
6147       
6148       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6149     } else {
6150       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6151       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6152
6153       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6154       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6155         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6156                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6157         Instruction *Shift =
6158           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6159                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6160         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6161         
6162         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6163         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6164       }
6165       
6166       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6167       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6168         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6169         Instruction *Shift =
6170           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6171         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6172         
6173         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6174         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6175       }
6176       
6177       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6178     }
6179   }
6180   return 0;
6181 }
6182
6183
6184 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6185 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6186 /// X*Scale+Offset.
6187 ///
6188 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6189                                         int &Offset) {
6190   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6191   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6192     Offset = CI->getZExtValue();
6193     Scale  = 0;
6194     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6195   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6196     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6197       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6198         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6199         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6200         Offset = 0;
6201         return I->getOperand(0);
6202       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6203         // This value is scaled by 'RHS'.
6204         Scale = RHS->getZExtValue();
6205         Offset = 0;
6206         return I->getOperand(0);
6207       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6208         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6209         // where C1 is divisible by C2.
6210         unsigned SubScale;
6211         Value *SubVal = 
6212           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6213         Offset += RHS->getZExtValue();
6214         Scale = SubScale;
6215         return SubVal;
6216       }
6217     }
6218   }
6219
6220   // Otherwise, we can't look past this.
6221   Scale = 1;
6222   Offset = 0;
6223   return Val;
6224 }
6225
6226
6227 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6228 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6229 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6230                                                    AllocationInst &AI) {
6231   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6232   
6233   // Remove any uses of AI that are dead.
6234   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6235   
6236   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6237     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6238     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6239       while (UI != E && *UI == User)
6240         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6241       
6242       ++NumDeadInst;
6243       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6244       EraseInstFromFunction(*User);
6245     }
6246   }
6247   
6248   // Get the type really allocated and the type casted to.
6249   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6250   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6251   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6252
6253   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6254   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6255   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6256
6257   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6258   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6259   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6260   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6261
6262   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
6263   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
6264   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6265
6266   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6267   // size argument.
6268   unsigned ArraySizeScale;
6269   int ArrayOffset;
6270   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6271     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6272  
6273   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6274   // do the xform.
6275   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6276       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6277
6278   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6279   Value *Amt = 0;
6280   if (Scale == 1) {
6281     Amt = NumElements;
6282   } else {
6283     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6284     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6285     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6286       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6287     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6288     else if (Scale != 1) {
6289       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6290       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6291     }
6292   }
6293   
6294   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6295     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6296     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6297     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6298   }
6299   
6300   AllocationInst *New;
6301   if (isa<MallocInst>(AI))
6302     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6303   else
6304     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6305   InsertNewInstBefore(New, AI);
6306   New->takeName(&AI);
6307   
6308   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6309   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6310   // die soon.
6311   if (!AI.hasOneUse()) {
6312     AddUsesToWorkList(AI);
6313     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6314     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6315     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6316     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6317     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6318   }
6319   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6320 }
6321
6322 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6323 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6324 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6325 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6326 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6327 ///
6328 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6329 /// extension operation if Ty is larger.
6330 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6331                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6332   // We can always evaluate constants in another type.
6333   if (isa<ConstantInt>(V))
6334     return true;
6335   
6336   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6337   if (!I) return false;
6338   
6339   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6340   
6341   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6342   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6343     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6344     // it, and this will remove a cast overall.
6345     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6346       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6347       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6348       // casts first.
6349       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6350         ++NumCastsRemoved;
6351       return true;
6352     }
6353   }
6354
6355   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6356   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6357   if (!I->hasOneUse()) return false;
6358
6359   switch (I->getOpcode()) {
6360   case Instruction::Add:
6361   case Instruction::Sub:
6362   case Instruction::And:
6363   case Instruction::Or:
6364   case Instruction::Xor:
6365     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6366     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6367                                       NumCastsRemoved) &&
6368            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6369                                       NumCastsRemoved);
6370
6371   case Instruction::Shl:
6372     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6373     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6374     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6375       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6376       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6377           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6378         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6379                                           NumCastsRemoved);
6380     }
6381     break;
6382   case Instruction::LShr:
6383     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6384     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6385     // already zeros.
6386     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6387       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6388       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6389       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6390           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6391             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6392           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6393         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6394                                           NumCastsRemoved);
6395       }
6396     }
6397     break;
6398   case Instruction::ZExt:
6399   case Instruction::SExt:
6400   case Instruction::Trunc:
6401     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6402     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6403     // of casts in the input.
6404     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6405       return true;
6406     
6407     break;
6408   default:
6409     // TODO: Can handle more cases here.
6410     break;
6411   }
6412   
6413   return false;
6414 }
6415
6416 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6417 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6418 /// evaluate the expression.
6419 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6420                                              bool isSigned) {
6421   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6422     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6423
6424   // Otherwise, it must be an instruction.
6425   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6426   Instruction *Res = 0;
6427   switch (I->getOpcode()) {
6428   case Instruction::Add:
6429   case Instruction::Sub:
6430   case Instruction::And:
6431   case Instruction::Or:
6432   case Instruction::Xor:
6433   case Instruction::AShr:
6434   case Instruction::LShr:
6435   case Instruction::Shl: {
6436     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6437     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6438     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6439                                  LHS, RHS, I->getName());
6440     break;
6441   }    
6442   case Instruction::Trunc:
6443   case Instruction::ZExt:
6444   case Instruction::SExt:
6445     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6446     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6447     // new.
6448     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6449       return I->getOperand(0);
6450     
6451     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6452     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6453                            Ty, I->getName());
6454     break;
6455   default: 
6456     // TODO: Can handle more cases here.
6457     assert(0 && "Unreachable!");
6458     break;
6459   }
6460   
6461   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6462 }
6463
6464 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6465 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6466   Value *Src = CI.getOperand(0);
6467
6468   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6469   // eliminate it now.
6470   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6471     if (Instruction::CastOps opc = 
6472         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6473       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6474       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6475       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6476     }
6477   }
6478
6479   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6480   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6481     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6482       return NV;
6483
6484   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6485   if (isa<PHINode>(Src))
6486     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6487       return NV;
6488   
6489   return 0;
6490 }
6491
6492 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6493 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6494   Value *Src = CI.getOperand(0);
6495   
6496   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6497     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6498     // this into a cast of the original pointer!
6499     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6500       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6501       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6502       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6503       AddToWorkList(GEP);
6504       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6505       return &CI;
6506     }
6507     
6508     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6509     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6510     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6511     // non-type-safe code.
6512     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6513       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6514         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6515         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6516         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6517         
6518         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6519         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6520         const Type *GEPIdxTy =
6521           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6522         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6523           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6524           
6525           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6526           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6527           // is something like [0 x {int, int}]
6528           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6529           int64_t FirstIdx = 0;
6530           if (int64_t TySize = TD->getTypeSize(GEPIdxTy)) {
6531             FirstIdx = Offset/TySize;
6532             Offset %= TySize;
6533           
6534             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6535             if (Offset < 0) {
6536               --FirstIdx;
6537               Offset += TySize;
6538               assert(Offset >= 0);
6539             }
6540             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6541           }
6542           
6543           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6544
6545           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6546           while (Offset) {
6547             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6548               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6549               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6550                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6551                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6552               
6553                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6554                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6555               } else {
6556                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6557                 Offset = 0;
6558                 OrigBase = 0;
6559               }
6560             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6561               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6562               if (uint64_t EltSize = TD->getTypeSize(STy->getElementType())) {
6563                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6564                 Offset %= EltSize;
6565               } else {
6566                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6567               }
6568               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6569             } else {
6570               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6571               Offset = 0;
6572               OrigBase = 0;
6573             }
6574           }
6575           if (OrigBase) {
6576             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6577             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6578             // two.
6579             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6580                                                       NewIndices.begin(),
6581                                                       NewIndices.end(), "");
6582             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6583             NGEP->takeName(GEP);
6584             
6585             if (isa<BitCastInst>(CI))
6586               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6587             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6588             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6589           }
6590         }
6591       }      
6592     }
6593   }
6594     
6595   return commonCastTransforms(CI);
6596 }
6597
6598
6599
6600 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6601 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6602 /// cases.
6603 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6604 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6605   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6606     return Result;
6607
6608   Value *Src = CI.getOperand(0);
6609   const Type *SrcTy = Src->getType();
6610   const Type *DestTy = CI.getType();
6611   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6612   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6613
6614   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6615   // purpose is to compute bits we don't care about.
6616   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6617   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6618                            KnownZero, KnownOne))
6619     return &CI;
6620
6621   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6622   // can't do anything more. 
6623   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6624   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6625     return 0;
6626
6627   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6628   int NumCastsRemoved = 0;
6629   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6630       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6631                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6632     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6633     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6634     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6635     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6636     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6637     // require that two casts have been eliminated.
6638     bool DoXForm;
6639     switch (CI.getOpcode()) {
6640     default:
6641       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6642       // get here because of the check above.
6643       assert(0 && "Unknown cast type");
6644     case Instruction::Trunc:
6645       DoXForm = true;
6646       break;
6647     case Instruction::ZExt:
6648       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6649       break;
6650     case Instruction::SExt:
6651       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6652       break;
6653     }
6654     
6655     if (DoXForm) {
6656       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6657                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6658       assert(Res->getType() == DestTy);
6659       switch (CI.getOpcode()) {
6660       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6661       case Instruction::Trunc:
6662       case Instruction::BitCast:
6663         // Just replace this cast with the result.
6664         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6665       case Instruction::ZExt: {
6666         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6667         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6668         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6669                                                             SrcBitSize));
6670         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6671       }
6672       case Instruction::SExt:
6673         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6674         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6675             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6676                              CI), DestTy);
6677       }
6678     }
6679   }
6680   
6681   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6682   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6683
6684   switch (SrcI->getOpcode()) {
6685   case Instruction::Add:
6686   case Instruction::Mul:
6687   case Instruction::And:
6688   case Instruction::Or:
6689   case Instruction::Xor:
6690     // If we are discarding information, rewrite.
6691     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6692       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6693       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6694       // only be converting signedness, which is a noop.
6695       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6696           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6697           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6698         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6699         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6700         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6701         return BinaryOperator::create(
6702             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6703       }
6704     }
6705
6706     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6707     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6708         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6709         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6710         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6711       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6712       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6713     }
6714     break;
6715   case Instruction::SDiv:
6716   case Instruction::UDiv:
6717   case Instruction::SRem:
6718   case Instruction::URem:
6719     // If we are just changing the sign, rewrite.
6720     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6721       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6722       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6723       // only be converting signedness, which is a noop.
6724       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6725           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6726         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6727                                               Op0, DestTy, SrcI);
6728         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6729                                               Op1, DestTy, SrcI);
6730         return BinaryOperator::create(
6731           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6732       }
6733     }
6734     break;
6735
6736   case Instruction::Shl:
6737     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6738     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6739     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6740     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6741     // in the value.
6742     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6743         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6744       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6745           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6746       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6747       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6748       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6749     }
6750     break;
6751   case Instruction::AShr:
6752     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6753     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6754     // simplifications.
6755     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6756         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6757       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6758       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6759         // Insert the new logical shift right.
6760         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6761       }
6762     }
6763     break;
6764   }
6765   return 0;
6766 }
6767
6768 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6769   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6770     return Result;
6771   
6772   Value *Src = CI.getOperand(0);
6773   const Type *Ty = CI.getType();
6774   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6775   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6776   
6777   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6778     switch (SrcI->getOpcode()) {
6779     default: break;
6780     case Instruction::LShr:
6781       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6782       // are already zeros.
6783       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6784         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6785         
6786         // Get a mask for the bits shifting in.
6787         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6788         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6789         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6790           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6791             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6792
6793           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6794           // shift.
6795           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6796           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6797                                        Ty, CI);
6798           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6799         }
6800       } else {     // This is a variable shr.
6801         
6802         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6803         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6804         // loop-invariant and CSE'd.
6805         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6806           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6807
6808           Value *V = InsertNewInstBefore(
6809               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6810                                      "tmp"), CI);
6811           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6812                                                             SrcI->getOperand(0),
6813                                                             "tmp"), CI);
6814           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6815           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6816         }
6817       }
6818       break;
6819     }
6820   }
6821   
6822   return 0;
6823 }
6824
6825 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6826   // If one of the common conversion will work ..
6827   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6828     return Result;
6829
6830   Value *Src = CI.getOperand(0);
6831
6832   // If this is a cast of a cast
6833   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6834     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6835     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6836     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6837     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6838       // Get the sizes of the types involved
6839       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6840       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6841       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6842       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6843       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6844       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6845         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6846         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6847         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6848         Instruction *And = 
6849           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6850         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6851         if (And->getType() != CI.getType()) {
6852           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6853           InsertNewInstBefore(And, CI);
6854           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6855         }
6856         return And;
6857       }
6858     }
6859   }
6860
6861   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6862     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6863     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6864     // cast to integer to avoid the comparison.
6865     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6866       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6867       
6868       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6869       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6870       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6871           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6872         Value *In = ICI->getOperand(0);
6873         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6874                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6875         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6876                                                         In->getName()+".lobit"),
6877                                  CI);
6878         if (In->getType() != CI.getType())
6879           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6880                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6881
6882         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6883           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6884           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6885                                                           In->getName()+".not"),
6886                                    CI);
6887         }
6888
6889         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6890       }
6891       
6892       
6893       
6894       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6895       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6896       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6897       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6898       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6899       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6900       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6901       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6902       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6903           // This only works for EQ and NE
6904           ICI->isEquality()) {
6905         // If Op1C some other power of two, convert:
6906         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6907         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6908         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6909         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6910         
6911         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6912         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6913           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6914           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6915             // (X&4) == 2 --> false
6916             // (X&4) != 2 --> true
6917             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6918             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6919             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6920           }
6921           
6922           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6923           Value *In = ICI->getOperand(0);
6924           if (ShiftAmt) {
6925             // Perform a logical shr by shiftamt.
6926             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6927             In = InsertNewInstBefore(
6928                    BinaryOperator::createLShr(In,
6929                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6930                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6931           }
6932           
6933           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6934             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6935             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6936             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6937           }
6938           
6939           if (CI.getType() == In->getType())
6940             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6941           else
6942             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6943         }
6944       }
6945     }
6946   }    
6947   return 0;
6948 }
6949
6950 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
6951   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
6952     return I;
6953   
6954   Value *Src = CI.getOperand(0);
6955   
6956   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
6957   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
6958   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6959     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6960     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6961     // cast to integer to avoid the comparison.
6962     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6963       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6964       
6965       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
6966       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
6967       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6968           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6969         Value *In = ICI->getOperand(0);
6970         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6971                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6972         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
6973                                                         In->getName()+".lobit"),
6974                                  CI);
6975         if (In->getType() != CI.getType())
6976           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6977                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
6978         
6979         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
6980           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
6981                                      In->getName()+".not"), CI);
6982         
6983         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6984       }
6985     }
6986   }
6987       
6988   return 0;
6989 }
6990
6991 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6992   return commonCastTransforms(CI);
6993 }
6994
6995 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6996   return commonCastTransforms(CI);
6997 }
6998
6999 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7000   return commonCastTransforms(CI);
7001 }
7002
7003 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7004   return commonCastTransforms(CI);
7005 }
7006
7007 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7008   return commonCastTransforms(CI);
7009 }
7010
7011 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7012   return commonCastTransforms(CI);
7013 }
7014
7015 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7016   return commonPointerCastTransforms(CI);
7017 }
7018
7019 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7020   return commonCastTransforms(CI);
7021 }
7022
7023 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7024   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7025   // otherwise just apply the common ones.
7026   Value *Src = CI.getOperand(0);
7027   const Type *SrcTy = Src->getType();
7028   const Type *DestTy = CI.getType();
7029
7030   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7031     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7032       return Result;
7033   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7034     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7035       return I;
7036   } else {
7037     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7038       return Result;
7039   }
7040
7041
7042   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7043   // be replaced by the operand.
7044   if (DestTy == Src->getType())
7045     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7046
7047   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7048     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7049     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7050     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7051     
7052     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7053     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7054     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7055       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7056         return V;
7057     
7058     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7059     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7060     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7061     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7062     unsigned NumZeros = 0;
7063     while (SrcElTy != DstElTy && 
7064            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7065            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7066       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7067       ++NumZeros;
7068     }
7069
7070     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7071     if (SrcElTy == DstElTy) {
7072       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7073       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7074                                    ((Instruction*) NULL));
7075     }
7076   }
7077
7078   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7079     if (SVI->hasOneUse()) {
7080       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7081       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7082       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7083           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7084                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7085         CastInst *Tmp;
7086         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7087         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7088         // us to eliminate at least one cast.
7089         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7090              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7091             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7092              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7093           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7094                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7095           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7096                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7097           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7098           // know the vector types match #elts.
7099           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7100         }
7101       }
7102     }
7103   }
7104   return 0;
7105 }
7106
7107 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7108 ///   %C = or %A, %B
7109 ///   %D = select %cond, %C, %A
7110 /// into:
7111 ///   %C = select %cond, %B, 0
7112 ///   %D = or %A, %C
7113 ///
7114 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7115 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7116 /// equal the other incoming value of the select.
7117 ///
7118 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7119   switch (I->getOpcode()) {
7120   case Instruction::Add:
7121   case Instruction::Mul:
7122   case Instruction::And:
7123   case Instruction::Or:
7124   case Instruction::Xor:
7125     return 3;              // Can fold through either operand.
7126   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7127   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7128   case Instruction::LShr:
7129   case Instruction::AShr:
7130     return 1;
7131   default:
7132     return 0;              // Cannot fold
7133   }
7134 }
7135
7136 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7137 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7138 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7139   switch (I->getOpcode()) {
7140   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7141   case Instruction::Add:
7142   case Instruction::Sub:
7143   case Instruction::Or:
7144   case Instruction::Xor:
7145   case Instruction::Shl:
7146   case Instruction::LShr:
7147   case Instruction::AShr:
7148     return Constant::getNullValue(I->getType());
7149   case Instruction::And:
7150     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7151   case Instruction::Mul:
7152     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7153   }
7154 }
7155
7156 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7157 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7158 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7159                                           Instruction *FI) {
7160   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7161     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7162     // merge.
7163     if (TI->isCast()) {
7164       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7165         return 0;
7166     } else {
7167       return 0;  // unknown unary op.
7168     }
7169
7170     // Fold this by inserting a select from the input values.
7171     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7172                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7173     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7174     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7175                             TI->getType());
7176   }
7177
7178   // Only handle binary operators here.
7179   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7180     return 0;
7181
7182   // Figure out if the operations have any operands in common.
7183   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7184   bool MatchIsOpZero;
7185   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7186     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7187     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7188     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7189     MatchIsOpZero = true;
7190   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7191     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7192     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7193     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7194     MatchIsOpZero = false;
7195   } else if (!TI->isCommutative()) {
7196     return 0;
7197   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7198     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7199     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7200     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7201     MatchIsOpZero = true;
7202   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7203     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7204     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7205     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7206     MatchIsOpZero = true;
7207   } else {
7208     return 0;
7209   }
7210
7211   // If we reach here, they do have operations in common.
7212   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7213                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7214   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7215
7216   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7217     if (MatchIsOpZero)
7218       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7219     else
7220       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7221   }
7222   assert(0 && "Shouldn't get here");
7223   return 0;
7224 }
7225
7226 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7227   Value *CondVal = SI.getCondition();
7228   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7229   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7230
7231   // select true, X, Y  -> X
7232   // select false, X, Y -> Y
7233   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7234     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7235
7236   // select C, X, X -> X
7237   if (TrueVal == FalseVal)
7238     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7239
7240   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7241     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7242   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7243     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7244   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7245     if (isa<Constant>(TrueVal))
7246       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7247     else
7248       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7249   }
7250
7251   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7252     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7253       if (C->getZExtValue()) {
7254         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7255         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7256       } else {
7257         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7258         Value *NotCond =
7259           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7260                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7261         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7262       }
7263     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7264       if (C->getZExtValue() == false) {
7265         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7266         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7267       } else {
7268         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7269         Value *NotCond =
7270           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7271                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7272         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7273       }
7274     }
7275   }
7276
7277   // Selecting between two integer constants?
7278   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7279     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7280       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7281       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7282         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7283       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7284         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7285         Value *NotCond =
7286           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7287                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7288         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7289       }
7290       
7291       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7292
7293       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7294
7295         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7296         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7297           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7298             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7299               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7300               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7301               Value *X = IC->getOperand(0);
7302               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7303               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7304               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7305                                                         ShAmt, "ones");
7306               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7307               
7308               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7309               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7310               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7311               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7312               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7313               if (SRASize < SISize)
7314                 opc = Instruction::SExt;
7315               else if (SRASize > SISize)
7316                 opc = Instruction::Trunc;
7317               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7318             }
7319           }
7320
7321
7322         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7323         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7324         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7325         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7326         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7327           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7328               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7329             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7330               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7331                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7332                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7333                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7334                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7335                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7336                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7337                 // true or false val is the zero.
7338                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7339                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7340                 Value *V = ICA;
7341                 if (ShouldNotVal)
7342                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7343                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7344                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7345               }
7346       }
7347     }
7348
7349   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7350   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7351     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7352       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7353       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7354         // This is not safe in general for floating point:  
7355         // consider X== -0, Y== +0.
7356         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7357         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7358         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7359               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7360             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7361              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7362         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7363       }
7364       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7365       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7366         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7367       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7368
7369     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7370       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7371       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7372         // This is not safe in general for floating point:  
7373         // consider X== -0, Y== +0.
7374         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7375         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7376         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7377               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7378             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7379              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7380           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7381       }
7382       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7383       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7384         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7385       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7386     }
7387   }
7388
7389   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7390   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7391     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7392       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7393       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7394         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7395       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7396       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7397         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7398       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7399
7400     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7401       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7402       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7403         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7404       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7405       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7406         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7407       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7408     }
7409   }
7410
7411   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7412     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7413       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7414         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7415
7416         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7417         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7418           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7419             return IV;
7420
7421         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7422         // even legal for FP.
7423         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7424             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7425           AddOp = FI; SubOp = TI;
7426         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7427                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7428           AddOp = TI; SubOp = FI;
7429         }
7430
7431         if (AddOp) {
7432           Value *OtherAddOp = 0;
7433           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7434             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7435           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7436             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7437           }
7438
7439           if (OtherAddOp) {
7440             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7441             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7442             Value *NegVal;  // Compute -Z
7443             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7444               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7445             } else {
7446               NegVal = InsertNewInstBefore(
7447                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7448             }
7449
7450             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7451             Value *NewFalseOp = NegVal;
7452             if (AddOp != TI)
7453               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7454             Instruction *NewSel =
7455               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7456
7457             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7458             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7459           }
7460         }
7461       }
7462
7463   // See if we can fold the select into one of our operands.
7464   if (SI.getType()->isInteger()) {
7465     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7466     // transformation we are doing here.
7467     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7468       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7469           !isa<Constant>(FalseVal))
7470         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7471           unsigned OpToFold = 0;
7472           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7473             OpToFold = 1;
7474           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7475             OpToFold = 2;
7476           }
7477
7478           if (OpToFold) {
7479             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7480             Instruction *NewSel =
7481               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7482             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7483             NewSel->takeName(TVI);
7484             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7485               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7486             else {
7487               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7488             }
7489           }
7490         }
7491
7492     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7493       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7494           !isa<Constant>(TrueVal))
7495         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7496           unsigned OpToFold = 0;
7497           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7498             OpToFold = 1;
7499           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7500             OpToFold = 2;
7501           }
7502
7503           if (OpToFold) {
7504             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7505             Instruction *NewSel =
7506               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7507             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7508             NewSel->takeName(FVI);
7509             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7510               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7511             else
7512               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7513           }
7514         }
7515   }
7516
7517   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7518     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7519     SI.setOperand(1, FalseVal);
7520     SI.setOperand(2, TrueVal);
7521     return &SI;
7522   }
7523
7524   return 0;
7525 }
7526
7527 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7528 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7529 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7530 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7531 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7532                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7533   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7534     unsigned Align = GV->getAlignment();
7535     if (Align == 0 && TD) 
7536       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7537
7538     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7539     // of the global.
7540     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7541       GV->setAlignment(PrefAlign);
7542       Align = PrefAlign;
7543     }
7544     return Align;
7545   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7546     unsigned Align = AI->getAlignment();
7547     if (Align == 0 && TD) {
7548       if (isa<AllocaInst>(AI))
7549         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7550       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7551         // Malloc returns maximally aligned memory.
7552         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7553         Align =
7554           std::max(Align,
7555                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7556         Align =
7557           std::max(Align,
7558                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7559       }
7560     }
7561     
7562     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7563     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7564     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7565       AI->setAlignment(PrefAlign);
7566       Align = PrefAlign;
7567     }
7568     return Align;
7569   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7570              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7571               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7572     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7573                                       TD, PrefAlign);
7574   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7575     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7576     bool AllZeroOperands = true;
7577     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7578       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7579           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7580         AllZeroOperands = false;
7581         break;
7582       }
7583
7584     if (AllZeroOperands) {
7585       // Treat this like a bitcast.
7586       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7587     }
7588
7589     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7590     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7591
7592     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7593     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7594     // least as much as its type requires.
7595     if (!TD) return 0;
7596
7597     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7598     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7599     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7600     if (Align <= BaseAlignment) {
7601       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7602       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7603       Align = std::min(Align, (unsigned)
7604                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7605       return Align;
7606     }
7607     return 0;
7608   }
7609   return 0;
7610 }
7611
7612
7613 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7614 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7615 /// the heavy lifting.
7616 ///
7617 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7618   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7619   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7620   
7621   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7622   // visitCallSite.
7623   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7624     bool Changed = false;
7625
7626     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7627     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7628       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7629
7630       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7631         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7632           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7633           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7634           // alignment is sufficient.
7635         }
7636     }
7637
7638     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7639     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7640     // into a call to memcpy.
7641     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7642       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7643         if (GVSrc->isConstant()) {
7644           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7645           const char *Name;
7646           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7647               Type::Int32Ty)
7648             Name = "llvm.memcpy.i32";
7649           else
7650             Name = "llvm.memcpy.i64";
7651           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7652                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7653           CI.setOperand(0, MemCpy);
7654           Changed = true;
7655         }
7656     }
7657
7658     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7659     // set, update the alignment.
7660     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7661       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7662       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7663       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7664       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7665         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7666         Changed = true;
7667       }
7668
7669       // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
7670       // load/store.
7671       ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(CI.getOperand(3));
7672       if (MemOpLength) {
7673         unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
7674         unsigned Align = cast<ConstantInt>(CI.getOperand(4))->getZExtValue();
7675         PointerType *NewPtrTy = NULL;
7676         // Destination pointer type is always i8 *
7677         // If Size is 8 then use Int64Ty
7678         // If Size is 4 then use Int32Ty
7679         // If Size is 2 then use Int16Ty
7680         // If Size is 1 then use Int8Ty
7681         if (Size && Size <=8 && !(Size&(Size-1)))
7682           NewPtrTy = PointerType::get(IntegerType::get(Size<<3));
7683
7684         if (NewPtrTy) {
7685           Value *Src = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(2), NewPtrTy, CI);
7686           Value *Dest = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(1), NewPtrTy, CI);
7687           Value *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, Align, &CI);
7688           Value *NS = new StoreInst(L, Dest, false, Align, &CI);
7689           AddToWorkList(cast<Instruction>(L));
7690           AddToWorkList(cast<Instruction>(NS));
7691           CI.replaceAllUsesWith(NS);
7692           Changed = true;
7693           return EraseInstFromFunction(CI);
7694         }
7695       }
7696     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7697       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7698       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7699         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7700         Changed = true;
7701       }
7702     }
7703           
7704     if (Changed) return II;
7705   } else {
7706     switch (II->getIntrinsicID()) {
7707     default: break;
7708     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7709     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7710     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7711     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7712     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7713       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7714       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7715       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7716         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7717                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7718         return new LoadInst(Ptr);
7719       }
7720       break;
7721     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7722     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7723       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7724       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7725         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7726         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7727                                       OpPtrTy, CI);
7728         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7729       }
7730       break;
7731     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7732     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7733     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7734     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7735       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7736       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7737         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7738         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7739                                       OpPtrTy, CI);
7740         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7741       }
7742       break;
7743       
7744     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7745       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7746       // we can simplify the input based on that, do so now.
7747       uint64_t UndefElts;
7748       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7749                                                 UndefElts)) {
7750         II->setOperand(1, V);
7751         return II;
7752       }
7753       break;
7754     }
7755       
7756     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7757       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7758       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7759         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7760         
7761         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7762         bool AllEltsOk = true;
7763         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7764           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7765               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7766             AllEltsOk = false;
7767             break;
7768           }
7769         }
7770         
7771         if (AllEltsOk) {
7772           // Cast the input vectors to byte vectors.
7773           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7774                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7775           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7776                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7777           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7778           
7779           // Only extract each element once.
7780           Value *ExtractedElts[32];
7781           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7782           
7783           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7784             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7785               continue;
7786             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7787             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7788             
7789             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7790               Instruction *Elt = 
7791                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7792               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7793               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7794             }
7795           
7796             // Insert this value into the result vector.
7797             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7798             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7799           }
7800           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7801         }
7802       }
7803       break;
7804
7805     case Intrinsic::stackrestore: {
7806       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7807       // happen when variable allocas are DCE'd.
7808       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7809         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7810           BasicBlock::iterator BI = SS;
7811           if (&*++BI == II)
7812             return EraseInstFromFunction(CI);
7813         }
7814       }
7815       
7816       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7817       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7818       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7819       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7820         BasicBlock::iterator BI = II;
7821         bool CannotRemove = false;
7822         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7823           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7824               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7825             CannotRemove = true;
7826             break;
7827           }
7828         }
7829         if (!CannotRemove)
7830           return EraseInstFromFunction(CI);
7831       }
7832       break;
7833     }
7834     }
7835   }
7836
7837   return visitCallSite(II);
7838 }
7839
7840 // InvokeInst simplification
7841 //
7842 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7843   return visitCallSite(&II);
7844 }
7845
7846 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7847 //
7848 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7849   bool Changed = false;
7850
7851   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7852   // to the arguments of the call/invoke.
7853   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7854
7855   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7856
7857   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7858     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7859       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7860       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7861       // be unreachable, as the call is undefined.
7862       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7863                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7864       if (!OldCall->use_empty())
7865         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7866       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7867         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7868       return 0;
7869     }
7870
7871   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7872     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7873     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7874     // that we can't modify the CFG here.
7875     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7876                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7877                   CS.getInstruction());
7878
7879     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7880       CS.getInstruction()->
7881         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7882
7883     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7884       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7885       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7886                      ConstantInt::getTrue(), II);
7887     }
7888     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7889   }
7890
7891   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
7892     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
7893       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
7894         return transformCallThroughTrampoline(CS);
7895
7896   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7897   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7898   if (FTy->isVarArg()) {
7899     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7900     // the call.
7901     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7902            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7903       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7904         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7905         // area, we can eliminate the use of the cast.
7906         Value *Op = CI->getOperand(0);
7907         if (CI->isLosslessCast()) {
7908           *I = Op;
7909           Changed = true;
7910         }
7911       }
7912   }
7913
7914   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7915 }
7916
7917 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7918 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7919 //
7920 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7921   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7922   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7923   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7924       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7925     return false;
7926   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7927   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7928
7929   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7930   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7931   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7932   //
7933   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7934   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7935
7936   const FunctionType *ActualFT =
7937     cast<FunctionType>(cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType());
7938   
7939   // If the parameter attributes don't match up, don't do the xform.  We don't
7940   // want to lose an sret attribute or something.
7941   if (FT->getParamAttrs() != ActualFT->getParamAttrs())
7942     return false;
7943   
7944   // Check to see if we are changing the return type...
7945   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7946     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7947         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7948         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7949           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
7950       return false;   // Cannot transform this return value.
7951
7952     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7953     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7954     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7955     // the critical edge).  Bail out in this case.
7956     if (!Caller->use_empty())
7957       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7958         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7959              UI != E; ++UI)
7960           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7961             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7962                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7963               return false;
7964   }
7965
7966   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7967   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7968
7969   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7970   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7971     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7972     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7973     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
7974     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
7975     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
7976     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7977       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
7978       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
7979        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
7980       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
7981        && c->getValue().isStrictlyPositive());
7982     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7983
7984     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
7985     // lose information, e.g. int->short.
7986     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
7987     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
7988     // requires legality checks like this be done before calling it).
7989     if (ParamTy->isInteger()) {
7990       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7991         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7992           return false;
7993       }
7994       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
7995           !isa<PointerType>(ActTy))
7996         return false;
7997     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
7998       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7999         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8000           return false;
8001       }
8002       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
8003         return false;
8004     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
8005       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8006         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
8007           return false;
8008       }
8009       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
8010         return false;
8011     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
8012       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
8013         return false;
8014     } else {
8015       return false;
8016     }
8017   }
8018
8019   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8020       Callee->isDeclaration())
8021     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8022
8023   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8024   // inserting cast instructions as necessary...
8025   std::vector<Value*> Args;
8026   Args.reserve(NumActualArgs);
8027
8028   AI = CS.arg_begin();
8029   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8030     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8031     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8032       Args.push_back(*AI);
8033     } else {
8034       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8035           false, ParamTy, false);
8036       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8037       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8038     }
8039   }
8040
8041   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8042   // now...
8043   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8044     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8045
8046   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8047   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8048     if (!FT->isVarArg()) {
8049       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8050            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8051     } else {
8052       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8053       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8054         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8055         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8056           // Must promote to pass through va_arg area!
8057           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8058                                                                 PTy, false);
8059           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8060           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8061           Args.push_back(Cast);
8062         } else {
8063           Args.push_back(*AI);
8064         }
8065       }
8066     }
8067
8068   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8069     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8070
8071   Instruction *NC;
8072   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8073     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8074                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8075     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8076   } else {
8077     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8078                       Caller->getName(), Caller);
8079     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8080       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8081    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8082   }
8083
8084   // Insert a cast of the return type as necessary.
8085   Value *NV = NC;
8086   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8087     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8088       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8089       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8090                                                             CallerTy, false);
8091       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8092
8093       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8094       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8095       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8096         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8097         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8098         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8099       } else {
8100         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8101         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8102       }
8103       AddUsersToWorkList(*Caller);
8104     } else {
8105       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8106     }
8107   }
8108
8109   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8110     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8111   Caller->eraseFromParent();
8112   RemoveFromWorkList(Caller);
8113   return true;
8114 }
8115
8116 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8117 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8118 //
8119 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8120   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8121   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8122   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8123
8124   IntrinsicInst *Tramp =
8125     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8126
8127   Function *NestF =
8128     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8129   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8130   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8131
8132   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestFTy->getParamAttrs()) {
8133     unsigned NestIdx = 1;
8134     const Type *NestTy = 0;
8135     uint16_t NestAttr = 0;
8136
8137     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8138     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8139          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8140       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8141         // Record the parameter type and any other attributes.
8142         NestTy = *I;
8143         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8144         break;
8145       }
8146
8147     if (NestTy) {
8148       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8149       std::vector<Value*> NewArgs;
8150       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8151
8152       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8153       // mean appending it.
8154       {
8155         unsigned Idx = 1;
8156         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8157         do {
8158           if (Idx == NestIdx) {
8159             // Add the chain argument.
8160             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8161             if (NestVal->getType() != NestTy)
8162               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8163             NewArgs.push_back(NestVal);
8164           }
8165
8166           if (I == E)
8167             break;
8168
8169           // Add the original argument.
8170           NewArgs.push_back(*I);
8171
8172           ++Idx, ++I;
8173         } while (1);
8174       }
8175
8176       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8177       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8178       // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
8179
8180       const ParamAttrsList *Attrs = FTy->getParamAttrs();
8181       std::vector<const Type*> NewTypes;
8182       ParamAttrsVector NewAttrs;
8183       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8184
8185       // Add any function result attributes.
8186       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8187       if (Attr)
8188         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8189
8190       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8191       // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
8192       {
8193         unsigned Idx = 1;
8194         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8195           E = FTy->param_end();
8196
8197         do {
8198           if (Idx == NestIdx) {
8199             // Add the chain's type and attributes.
8200             NewTypes.push_back(NestTy);
8201             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8202           }
8203
8204           if (I == E)
8205             break;
8206
8207           // Add the original type and attributes.
8208           NewTypes.push_back(*I);
8209           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8210           if (Attr)
8211             NewAttrs.push_back
8212               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8213
8214           ++Idx, ++I;
8215         } while (1);
8216       }
8217
8218       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8219       // code sort out any function type mismatches.
8220       FunctionType *NewFTy =
8221         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg(),
8222                           ParamAttrsList::get(NewAttrs));
8223       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::get(NewFTy) ?
8224         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::get(NewFTy));
8225
8226       Instruction *NewCaller;
8227       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8228         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8229                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8230                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8231                                    Caller->getName(), Caller);
8232         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8233       } else {
8234         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8235                                  Caller->getName(), Caller);
8236         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8237           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8238         cast<CallInst>(NewCaller)->
8239           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8240       }
8241       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8242         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8243       Caller->eraseFromParent();
8244       RemoveFromWorkList(Caller);
8245       return 0;
8246     }
8247   }
8248
8249   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8250   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8251   // code sort out any function type mismatches.
8252   Constant *NewCallee =
8253     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8254   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8255   return CS.getInstruction();
8256 }
8257
8258 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8259 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8260 /// and a single binop.
8261 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8262   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8263   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8264          isa<CmpInst>(FirstInst));
8265   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8266   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8267   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8268     
8269   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8270   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8271   
8272   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8273   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8274   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8275     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8276     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8277         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8278         // types or GEP's with different index types.
8279         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8280         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8281       return 0;
8282
8283     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8284     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8285       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8286           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8287         return 0;
8288     
8289     // Keep track of which operand needs a phi node.
8290     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8291     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8292   }
8293   
8294   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8295
8296   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8297   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8298   // hide them behind a phi.
8299   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8300     return 0;
8301   
8302   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8303   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8304   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8305   if (LHSVal == 0) {
8306     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8307     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8308     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8309     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8310     LHSVal = NewLHS;
8311   }
8312   
8313   if (RHSVal == 0) {
8314     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8315     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8316     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8317     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8318     RHSVal = NewRHS;
8319   }
8320   
8321   // Add all operands to the new PHIs.
8322   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8323     if (NewLHS) {
8324       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8325       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8326     }
8327     if (NewRHS) {
8328       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8329       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8330     }
8331   }
8332     
8333   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8334     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8335   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8336     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8337                            RHSVal);
8338   else {
8339     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8340     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8341   }
8342 }
8343
8344 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8345 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8346 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8347 /// block it is in.
8348 ///
8349 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8350 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8351 /// to a register.
8352 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8353   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8354   
8355   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8356     if (BBI->mayWriteToMemory())
8357       return false;
8358   
8359   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8360   // profitable to do this xform.
8361   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8362     bool isAddressTaken = false;
8363     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8364          UI != E; ++UI) {
8365       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8366       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8367         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8368         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8369       }
8370       isAddressTaken = true;
8371       break;
8372     }
8373     
8374     if (!isAddressTaken)
8375       return false;
8376   }
8377   
8378   return true;
8379 }
8380
8381
8382 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8383 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8384 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8385 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8386   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8387
8388   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8389   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8390   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8391   // code size and simplifying code.
8392   Constant *ConstantOp = 0;
8393   const Type *CastSrcTy = 0;
8394   bool isVolatile = false;
8395   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8396     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8397   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8398     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8399     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8400     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8401     if (ConstantOp == 0)
8402       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8403   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8404     isVolatile = LI->isVolatile();
8405     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8406     // load and the PHI.
8407     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8408         !isSafeToSinkLoad(LI))
8409       return 0;
8410   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8411     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8412       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8413     // Can't handle general GEPs yet.
8414     return 0;
8415   } else {
8416     return 0;  // Cannot fold this operation.
8417   }
8418
8419   // Check to see if all arguments are the same operation.
8420   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8421     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8422     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8423     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8424       return 0;
8425     if (CastSrcTy) {
8426       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8427         return 0;  // Cast operation must match.
8428     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8429       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8430       // the load and the PHI.
8431       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8432           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8433           !isSafeToSinkLoad(LI))
8434         return 0;
8435     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8436       return 0;
8437     }
8438   }
8439
8440   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8441   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8442   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8443                                PN.getName()+".in");
8444   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8445
8446   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8447   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8448
8449   // Add all operands to the new PHI.
8450   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8451     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8452     if (NewInVal != InVal)
8453       InVal = 0;
8454     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8455   }
8456
8457   Value *PhiVal;
8458   if (InVal) {
8459     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8460     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8461     PhiVal = InVal;
8462     delete NewPN;
8463   } else {
8464     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8465     PhiVal = NewPN;
8466   }
8467
8468   // Insert and return the new operation.
8469   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8470     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8471   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8472     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8473   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8474     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8475   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8476     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8477                            PhiVal, ConstantOp);
8478   else
8479     assert(0 && "Unknown operation");
8480   return 0;
8481 }
8482
8483 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8484 /// that is dead.
8485 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8486                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8487   if (PN->use_empty()) return true;
8488   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8489
8490   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8491   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8492     return true;
8493   
8494   // Don't scan crazily complex things.
8495   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8496     return false;
8497
8498   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8499     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8500
8501   return false;
8502 }
8503
8504 // PHINode simplification
8505 //
8506 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8507   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8508   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8509   
8510   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8511     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8512
8513   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8514   // reducing code size.
8515   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8516       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8517     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8518       return Result;
8519
8520   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8521   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8522   // PHI)... break the cycle.
8523   if (PN.hasOneUse()) {
8524     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8525     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8526       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8527       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8528       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8529         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8530     }
8531    
8532     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8533     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8534     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8535     // common case here is good because the only other things that catch this
8536     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8537     // late.
8538     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8539         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8540         PHIUser->use_back() == &PN) {
8541       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8542     }
8543   }
8544
8545   return 0;
8546 }
8547
8548 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8549                                    Instruction *InsertPoint,
8550                                    InstCombiner *IC) {
8551   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8552   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8553   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8554   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8555   // used for address computation.
8556   Instruction::CastOps opcode = 
8557      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8558       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8559   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8560 }
8561
8562
8563 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8564   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8565   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8566   // If so, eliminate the noop.
8567   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8568     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8569
8570   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8571     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8572
8573   bool HasZeroPointerIndex = false;
8574   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8575     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8576
8577   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8578     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8579
8580   // Eliminate unneeded casts for indices.
8581   bool MadeChange = false;
8582   
8583   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8584   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8585     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8586       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8587         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8588             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8589           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8590           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8591           // is a 32-bit pointer target.
8592           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8593             MadeChange = true;
8594             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8595           }
8596         }
8597       }
8598       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8599       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8600       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8601       // obvious.
8602       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8603       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
8604         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8605           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8606           MadeChange = true;
8607         } else {
8608           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8609                                 GEP);
8610           GEP.setOperand(i, Op);
8611           MadeChange = true;
8612         }
8613     }
8614   }
8615   if (MadeChange) return &GEP;
8616
8617   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8618   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8619   // real input to the dest type.
8620   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
8621     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
8622       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8623       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8624       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
8625         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8626         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8627           if (I != BCI) {
8628             I->takeName(BCI);
8629             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8630             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8631           }
8632           return &GEP;
8633         }
8634       }
8635       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8636     }
8637   }
8638   
8639   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8640   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8641   // getelementptr instructions into a single instruction.
8642   //
8643   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8644   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8645     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8646
8647   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8648     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8649     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8650     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8651     //
8652     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8653         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8654       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8655
8656     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8657
8658     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8659     bool EndsWithSequential = false;
8660     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8661            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8662       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8663
8664     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8665     if (EndsWithSequential) {
8666       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8667       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8668       //
8669       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8670       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8671         Sum = GO1;
8672       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8673         Sum = SO1;
8674       } else {
8675         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8676         // target's pointer size.
8677         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8678           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8679             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8680           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8681             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8682           } else {
8683             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8684             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8685               // Convert GO1 to SO1's type.
8686               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8687
8688             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8689               // Convert SO1 to GO1's type.
8690               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8691             } else {
8692               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8693               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8694               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8695             }
8696           }
8697         }
8698         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8699           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8700         else {
8701           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8702           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8703         }
8704       }
8705
8706       // Recycle the GEP we already have if possible.
8707       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8708         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8709         GEP.setOperand(1, Sum);
8710         return &GEP;
8711       } else {
8712         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8713                        SrcGEPOperands.end()-1);
8714         Indices.push_back(Sum);
8715         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8716       }
8717     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8718                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8719                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8720       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8721       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8722                      SrcGEPOperands.end());
8723       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8724     }
8725
8726     if (!Indices.empty())
8727       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8728                                    Indices.end(), GEP.getName());
8729
8730   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8731     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8732     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8733
8734     // Scan for nonconstants...
8735     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8736     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8737     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8738       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8739
8740     if (I == E) {  // If they are all constants...
8741       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8742                                                     &Indices[0],Indices.size());
8743
8744       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8745       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8746     }
8747   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8748     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8749       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8750     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8751       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8752       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8753       //
8754       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8755       //
8756       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8757       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8758       if (const ArrayType *XATy =
8759           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8760         if (const ArrayType *CATy =
8761             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8762           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8763             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8764             // to an array of the same type as the destination pointer
8765             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8766             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8767             GEP.setOperand(0, X);
8768             return &GEP;
8769           }
8770     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8771       // Transform things like:
8772       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8773       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8774       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8775       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8776       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8777           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8778           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8779         Value *Idx[2];
8780         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8781         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8782         Value *V = InsertNewInstBefore(
8783                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8784         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8785         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8786       }
8787       
8788       // Transform things like:
8789       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8790       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8791       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8792       
8793       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8794           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8795         uint64_t ArrayEltSize =
8796             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8797         
8798         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8799         // allow either a mul, shift, or constant here.
8800         Value *NewIdx = 0;
8801         ConstantInt *Scale = 0;
8802         if (ArrayEltSize == 1) {
8803           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8804           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8805         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8806           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8807           Scale = CI;
8808         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8809           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8810               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8811             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8812             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8813             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8814             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8815           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8816                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8817             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8818             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8819           }
8820         }
8821
8822         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8823         // out, perform the transformation.
8824         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8825           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8826             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8827                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8828           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8829             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8830                                                        true /*SExt*/);
8831             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8832             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8833           }
8834
8835           // Insert the new GEP instruction.
8836           Value *Idx[2];
8837           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8838           Idx[1] = NewIdx;
8839           Instruction *NewGEP =
8840             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8841           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8842           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8843           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8844         }
8845       }
8846     }
8847   }
8848
8849   return 0;
8850 }
8851
8852 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8853   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8854   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8855     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8856       const Type *NewTy = 
8857         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8858       AllocationInst *New = 0;
8859
8860       // Create and insert the replacement instruction...
8861       if (isa<MallocInst>(AI))
8862         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8863       else {
8864         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8865         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8866       }
8867
8868       InsertNewInstBefore(New, AI);
8869
8870       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8871       // allocas if possible...
8872       //
8873       BasicBlock::iterator It = New;
8874       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8875
8876       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8877       // insert our getelementptr instruction...
8878       //
8879       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8880       Value *Idx[2];
8881       Idx[0] = NullIdx;
8882       Idx[1] = NullIdx;
8883       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
8884                                        New->getName()+".sub", It);
8885
8886       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8887       // allocation.
8888       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8889     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8890       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8891     }
8892
8893   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8894   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8895   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8896   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8897       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8898     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8899
8900   return 0;
8901 }
8902
8903 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8904   Value *Op = FI.getOperand(0);
8905
8906   // free undef -> unreachable.
8907   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8908     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8909     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8910                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8911     return EraseInstFromFunction(FI);
8912   }
8913   
8914   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8915   // when lots of inlining happens.
8916   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8917     return EraseInstFromFunction(FI);
8918   
8919   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8920   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
8921     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8922     return &FI;
8923   }
8924   
8925   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
8926   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
8927     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
8928       AddToWorkList(GEPI);
8929       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
8930       return &FI;
8931     }
8932   }
8933   
8934   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
8935   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
8936     if (MI->hasOneUse()) {
8937       EraseInstFromFunction(FI);
8938       return EraseInstFromFunction(*MI);
8939     }
8940
8941   return 0;
8942 }
8943
8944
8945 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8946 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8947   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8948   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8949
8950   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8951   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8952     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8953
8954     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8955          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8956       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8957       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8958       // constants.
8959       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8960         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8961           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8962             Value *Idxs[2];
8963             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8964             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8965             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8966             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8967           }
8968
8969       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8970             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8971           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8972           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8973           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8974           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8975                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8976
8977         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8978         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8979         // the result of the loaded value.
8980         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8981                                                              CI->getName(),
8982                                                          LI.isVolatile()),LI);
8983         // Now cast the result of the load.
8984         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8985       }
8986     }
8987   }
8988   return 0;
8989 }
8990
8991 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8992 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8993 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8994 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8995 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8996   // If it is an alloca it is always safe to load from.
8997   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
8998
8999   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9000   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9001     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9002     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9003
9004   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9005   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9006   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9007   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9008   // the load entirely).
9009   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9010
9011   while (BBI != E) {
9012     --BBI;
9013
9014     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9015       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9016     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9017       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9018
9019   }
9020   return false;
9021 }
9022
9023 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9024 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9025 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9026 /// input, because we ignore GEP indices.
9027 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9028   while (1) {
9029     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9030       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9031           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9032         Ptr = CE->getOperand(0);
9033       else
9034         return Ptr;
9035     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9036       Ptr = BCI->getOperand(0);
9037     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9038       Ptr = GEP->getOperand(0);
9039     } else {
9040       return Ptr;
9041     }
9042   }
9043 }
9044
9045 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9046   Value *Op = LI.getOperand(0);
9047
9048   // Attempt to improve the alignment.
9049   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9050   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9051     LI.setAlignment(KnownAlign);
9052
9053   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9054   if (isa<CastInst>(Op))
9055     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
9056       return Res;
9057
9058   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9059   if (LI.isVolatile()) return 0;
9060   
9061   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9062     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9063     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9064     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9065     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9066       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9067         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9068     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9069       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9070         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9071   }
9072
9073   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
9074     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
9075       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9076       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9077       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9078       // CFG.
9079       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9080                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9081       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9082     }
9083
9084   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9085     // load null/undef -> undef
9086     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
9087       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9088       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9089       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9090       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9091                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9092       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9093     }
9094
9095     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9096     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9097       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9098         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9099
9100     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9101     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9102       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9103         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9104           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9105             if (Constant *V = 
9106                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9107               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9108         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9109           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9110           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9111           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9112           // CFG.
9113           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9114                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9115           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9116         }
9117
9118       } else if (CE->isCast()) {
9119         // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9120         // directly if string length is small enough.
9121         const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9122         if (!Str.empty()) {
9123           unsigned len = Str.length();
9124           const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9125           unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9126           if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9127             // Replace LI with immediate integer store.
9128             APInt StrVal(numBits, 0);
9129             APInt SingleChar(numBits, 0);
9130             for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9131               SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9132               StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9133             }
9134             // Append NULL at the end.
9135             SingleChar = 0;
9136             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9137             Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9138             return ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9139           }
9140         }
9141
9142         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
9143           return Res;
9144       }
9145   }
9146     
9147   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9148   // is all undef or zero, we know what it loads.
9149   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9150     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9151       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9152         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9153       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9154         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9155     }
9156   }
9157
9158   if (Op->hasOneUse()) {
9159     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9160     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9161     // exposes redundancy in the code.
9162     //
9163     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9164     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9165     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9166     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9167     // unconditionally.
9168     //
9169     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9170       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9171       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9172           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9173         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9174                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9175         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9176                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9177         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9178       }
9179
9180       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9181       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9182         if (C->isNullValue()) {
9183           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9184           return &LI;
9185         }
9186
9187       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9188       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9189         if (C->isNullValue()) {
9190           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9191           return &LI;
9192         }
9193     }
9194   }
9195   return 0;
9196 }
9197
9198 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9199 /// when possible.
9200 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9201   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9202   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9203
9204   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9205   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9206     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9207
9208     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9209       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9210       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9211       // constants.
9212       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9213         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9214           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9215             Value* Idxs[2];
9216             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9217             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9218             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9219             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9220           }
9221
9222       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9223           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9224                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9225
9226         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9227         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9228         // the store, cast the value to be stored.
9229         Value *NewCast;
9230         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9231         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9232         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9233         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9234         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9235           if (CastSrcTy->isInteger())
9236             opcode = Instruction::IntToPtr;
9237         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9238           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9239             opcode = Instruction::PtrToInt;
9240         }
9241         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9242           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9243         else
9244           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9245             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9246             SI);
9247         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9248       }
9249     }
9250   }
9251   return 0;
9252 }
9253
9254 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9255   Value *Val = SI.getOperand(0);
9256   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9257
9258   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9259     EraseInstFromFunction(SI);
9260     ++NumCombined;
9261     return 0;
9262   }
9263   
9264   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9265   // alloca dead.
9266   if (Ptr->hasOneUse()) {
9267     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9268       EraseInstFromFunction(SI);
9269       ++NumCombined;
9270       return 0;
9271     }
9272     
9273     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9274       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9275           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9276         EraseInstFromFunction(SI);
9277         ++NumCombined;
9278         return 0;
9279       }
9280   }
9281
9282   // Attempt to improve the alignment.
9283   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9284   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9285     SI.setAlignment(KnownAlign);
9286
9287   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9288   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9289   // situation often occurs with bitfield accesses.
9290   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9291   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9292        --ScanInsts) {
9293     --BBI;
9294     
9295     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9296       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9297       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9298         ++NumDeadStore;
9299         ++BBI;
9300         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9301         continue;
9302       }
9303       break;
9304     }
9305     
9306     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9307     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9308     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9309     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9310       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9311         EraseInstFromFunction(SI);
9312         ++NumCombined;
9313         return 0;
9314       }
9315       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9316       // may not be dead.
9317       break;
9318     }
9319     
9320     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9321     if (BBI->mayWriteToMemory())
9322       break;
9323   }
9324   
9325   
9326   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9327
9328   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9329   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9330     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9331       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9332       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9333         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9334       ++NumCombined;
9335     }
9336     return 0;  // Do not modify these!
9337   }
9338
9339   // store undef, Ptr -> noop
9340   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9341     EraseInstFromFunction(SI);
9342     ++NumCombined;
9343     return 0;
9344   }
9345
9346   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9347   // source instead.
9348   if (isa<CastInst>(Ptr))
9349     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9350       return Res;
9351   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9352     if (CE->isCast())
9353       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9354         return Res;
9355
9356   
9357   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9358   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9359   BBI = &SI; ++BBI;
9360   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9361     if (BI->isUnconditional())
9362       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9363         return 0;  // xform done!
9364   
9365   return 0;
9366 }
9367
9368 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9369 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9370 /// into a phi node with a store in the successor.
9371 ///
9372 /// Simplify things like:
9373 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9374 /// into a phi node with a store in the successor.
9375 ///
9376 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9377   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9378   
9379   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9380   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9381   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9382   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9383   
9384   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9385   // the other predecessor.
9386   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9387   BasicBlock *OtherBB = 0;
9388   if (*PI != StoreBB)
9389     OtherBB = *PI;
9390   ++PI;
9391   if (PI == pred_end(DestBB))
9392     return false;
9393   
9394   if (*PI != StoreBB) {
9395     if (OtherBB)
9396       return false;
9397     OtherBB = *PI;
9398   }
9399   if (++PI != pred_end(DestBB))
9400     return false;
9401   
9402   
9403   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9404   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9405   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9406   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9407     return false;
9408   
9409   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9410   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9411   StoreInst *OtherStore = 0;
9412   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9413     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9414     --BBI;
9415     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9416     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9417       return false;
9418   } else {
9419     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9420     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9421     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9422         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9423       return false;
9424     
9425     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9426     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9427     // lives in OtherBB.
9428     for (;; --BBI) {
9429       // Check to see if we find the matching store.
9430       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9431         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9432           return false;
9433         break;
9434       }
9435       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9436       // out of instructions, we can't do the xform.
9437       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9438           BBI == OtherBB->begin())
9439         return false;
9440     }
9441     
9442     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9443     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9444     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9445       // FIXME: This should really be AA driven.
9446       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9447         return false;
9448     }
9449   }
9450   
9451   // Insert a PHI node now if we need it.
9452   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9453   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9454     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9455     PN->reserveOperandSpace(2);
9456     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9457     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9458     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9459   }
9460   
9461   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9462   // insert it.
9463   BBI = DestBB->begin();
9464   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9465   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9466                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9467   
9468   // Nuke the old stores.
9469   EraseInstFromFunction(SI);
9470   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9471   ++NumCombined;
9472   return true;
9473 }
9474
9475
9476 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9477   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9478   Value *X = 0;
9479   BasicBlock *TrueDest;
9480   BasicBlock *FalseDest;
9481   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9482       !isa<Constant>(X)) {
9483     // Swap Destinations and condition...
9484     BI.setCondition(X);
9485     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9486     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9487     return &BI;
9488   }
9489
9490   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9491   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9492   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9493                              TrueDest, FalseDest)))
9494     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9495          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9496       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9497       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9498       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9499       NewSCC->takeName(I);
9500       // Swap Destinations and condition...
9501       BI.setCondition(NewSCC);
9502       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9503       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9504       RemoveFromWorkList(I);
9505       I->eraseFromParent();
9506       AddToWorkList(NewSCC);
9507       return &BI;
9508     }
9509
9510   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9511   ICmpInst::Predicate IPred;
9512   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9513                       TrueDest, FalseDest)))
9514     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9515          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9516          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9517       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9518       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9519       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9520       NewSCC->takeName(I);
9521       // Swap Destinations and condition...
9522       BI.setCondition(NewSCC);
9523       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9524       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9525       RemoveFromWorkList(I);
9526       I->eraseFromParent();;
9527       AddToWorkList(NewSCC);
9528       return &BI;
9529     }
9530
9531   return 0;
9532 }
9533
9534 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9535   Value *Cond = SI.getCondition();
9536   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9537     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9538       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9539         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9540         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9541           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9542                                                 AddRHS));
9543         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9544         AddToWorkList(I);
9545         return &SI;
9546       }
9547   }
9548   return 0;
9549 }
9550
9551 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9552 /// is to leave as a vector operation.
9553 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9554   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9555     return true;
9556   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9557     if (isConstant) return true;
9558     // If all elts are the same, we can extract.
9559     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9560     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9561       if (C->getOperand(i) != Op0)
9562         return false;
9563     return true;
9564   }
9565   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9566   if (!I) return false;
9567   
9568   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9569   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9570   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9571       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9572     return true;
9573   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9574     return true;
9575   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9576     if (BO->hasOneUse() &&
9577         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9578          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9579       return true;
9580   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9581     if (CI->hasOneUse() &&
9582         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9583          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9584       return true;
9585   
9586   return false;
9587 }
9588
9589 /// Read and decode a shufflevector mask.
9590 ///
9591 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9592 /// elements in the input.
9593 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9594   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9595   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9596     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9597   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9598     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9599
9600   std::vector<unsigned> Result;
9601   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9602   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9603     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9604       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9605     else
9606       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9607   return Result;
9608 }
9609
9610 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9611 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9612 /// extracted from the vector.
9613 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9614   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9615   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9616   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9617   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9618     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9619   
9620   if (isa<UndefValue>(V))
9621     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9622   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9623     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9624   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9625     return CP->getOperand(EltNo);
9626   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9627     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9628     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9629       return 0;
9630     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9631     
9632     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9633     // inserted value.
9634     if (EltNo == IIElt) 
9635       return III->getOperand(1);
9636     
9637     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9638     // vector input.
9639     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9640   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9641     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9642     if (InEl < Width)
9643       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9644     else if (InEl < Width*2)
9645       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9646     else
9647       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9648   }
9649   
9650   // Otherwise, we don't know.
9651   return 0;
9652 }
9653
9654 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9655
9656   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9657   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9658     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9659
9660   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9661   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9662     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9663   
9664   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9665     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9666     // with that operand
9667     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9668     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9669       if (C->getOperand(i) != op0) {
9670         op0 = 0; 
9671         break;
9672       }
9673     if (op0)
9674       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9675   }
9676   
9677   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9678   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9679   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9680     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9681     unsigned VectorWidth = 
9682       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9683       
9684     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9685     // crashing the code below.
9686     if (IndexVal >= VectorWidth)
9687       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9688     
9689     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9690     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9691     // property.
9692     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9693       uint64_t UndefElts;
9694       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9695                                                 1 << IndexVal,
9696                                                 UndefElts)) {
9697         EI.setOperand(0, V);
9698         return &EI;
9699       }
9700     }
9701     
9702     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9703       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9704     
9705     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9706     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9707     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9708     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9709       if (const VectorType *VT = 
9710               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9711         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9712           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9713             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9714     }
9715   }
9716   
9717   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9718     if (I->hasOneUse()) {
9719       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9720       // profitable to do so
9721       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9722         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9723         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9724           ExtractElementInst *newEI0 = 
9725             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9726                                    EI.getName()+".lhs");
9727           ExtractElementInst *newEI1 =
9728             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9729                                    EI.getName()+".rhs");
9730           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9731           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9732           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9733         }
9734       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9735         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9736                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9737         GetElementPtrInst *GEP = 
9738           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9739         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9740         return new LoadInst(GEP);
9741       }
9742     }
9743     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9744       // Extracting the inserted element?
9745       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9746         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9747       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9748       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9749       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9750           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9751         AddUsesToWorkList(EI);
9752         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9753         return &EI;
9754       }
9755     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9756       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9757       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9758       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9759         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9760         Value *Src;
9761         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9762           Src = SVI->getOperand(0);
9763         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9764           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9765           Src = SVI->getOperand(1);
9766         } else {
9767           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9768         }
9769         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9770       }
9771     }
9772   }
9773   return 0;
9774 }
9775
9776 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9777 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9778 /// Otherwise, return false.
9779 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9780                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9781   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9782          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9783   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9784
9785   if (isa<UndefValue>(V)) {
9786     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9787     return true;
9788   } else if (V == LHS) {
9789     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9790       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9791     return true;
9792   } else if (V == RHS) {
9793     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9794       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9795     return true;
9796   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9797     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9798     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9799     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9800     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9801     
9802     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9803       return false;
9804     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9805     
9806     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9807       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9808       // transitively ok.
9809       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9810         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9811         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9812         return true;
9813       }      
9814     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9815       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9816           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9817         unsigned ExtractedIdx =
9818           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9819         
9820         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9821         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9822           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9823           // transitively ok.
9824           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9825             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9826             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9827               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9828                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9829             } else {
9830               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9831               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9832                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9833               
9834             }
9835             return true;
9836           }
9837         }
9838       }
9839     }
9840   }
9841   // TODO: Handle shufflevector here!
9842   
9843   return false;
9844 }
9845
9846 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9847 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9848 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9849 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9850                                      Value *&RHS) {
9851   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9852          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9853          "Invalid shuffle!");
9854   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9855
9856   if (isa<UndefValue>(V)) {
9857     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9858     return V;
9859   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9860     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9861     return V;
9862   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9863     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9864     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9865     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9866     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9867     
9868     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9869       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9870           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9871         unsigned ExtractedIdx =
9872           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9873         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9874         
9875         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9876         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9877         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9878           RHS = EI->getOperand(0);
9879           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9880           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9881             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9882           return V;
9883         }
9884         
9885         if (VecOp == RHS) {
9886           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9887           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9888           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9889             if (i != InsertedIdx)
9890               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9891           }
9892           return V;
9893         }
9894         
9895         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9896         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9897         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9898           return EI->getOperand(0);
9899         
9900       }
9901     }
9902   }
9903   // TODO: Handle shufflevector here!
9904   
9905   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9906   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9907     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9908   return V;
9909 }
9910
9911 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9912   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9913   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9914   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9915   
9916   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
9917   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
9918     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9919   
9920   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9921   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9922   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9923     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9924         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9925       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9926       unsigned ExtractedIdx =
9927         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9928       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9929       
9930       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9931         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9932       
9933       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9934         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9935       
9936       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9937       // back into the same place, just use the input vector.
9938       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9939         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9940       
9941       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9942       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9943       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9944       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9945       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9946         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9947         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9948         // Build a new shuffle mask.
9949         std::vector<Constant*> Mask;
9950         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9951           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9952         else {
9953           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9954           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9955                                                        NumVectorElts));
9956         } 
9957         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9958         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9959                                      ConstantVector::get(Mask));
9960       }
9961       
9962       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9963       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9964       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9965         std::vector<Constant*> Mask;
9966         Value *RHS = 0;
9967         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9968         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9969         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9970         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9971       }
9972     }
9973   }
9974
9975   return 0;
9976 }
9977
9978
9979 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9980   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9981   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9982   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9983
9984   bool MadeChange = false;
9985   
9986   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9987   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9988     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9989   
9990   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9991   // the undef, change them to undefs.
9992   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9993     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9994     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9995     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9996       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9997         Mask[i] = 2*e;
9998         MadeChange = true;
9999       }
10000     }
10001     
10002     if (MadeChange) {
10003       // Remap any references to RHS to use LHS.
10004       std::vector<Constant*> Elts;
10005       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10006         if (Mask[i] == 2*e)
10007           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10008         else
10009           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10010       }
10011       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10012     }
10013   }
10014   
10015   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10016   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10017   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10018     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10019       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10020       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10021     }
10022     
10023     // Remap any references to RHS to use LHS.
10024     std::vector<Constant*> Elts;
10025     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10026       if (Mask[i] >= 2*e)
10027         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10028       else {
10029         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10030             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10031           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10032         else
10033           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10034         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10035       }
10036     }
10037     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10038     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10039     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10040     LHS = SVI.getOperand(0);
10041     RHS = SVI.getOperand(1);
10042     MadeChange = true;
10043   }
10044   
10045   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10046   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10047     
10048   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10049     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10050     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10051     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10052       
10053     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10054     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10055   }
10056
10057   // Eliminate identity shuffles.
10058   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10059   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10060   
10061   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10062   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10063   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10064   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10065   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10066   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10067   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10068   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10069   // (splat(splat)) -> splat.
10070   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10071     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10072       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10073
10074       std::vector<unsigned> NewMask;
10075       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10076         if (Mask[i] >= 2*e)
10077           NewMask.push_back(2*e);
10078         else
10079           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10080       
10081       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10082       // the replacement.
10083       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10084         std::vector<Constant*> Elts;
10085         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10086           if (NewMask[i] >= e*2) {
10087             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10088           } else {
10089             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10090           }
10091         }
10092         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10093                                      LHSSVI->getOperand(1),
10094                                      ConstantVector::get(Elts));
10095       }
10096     }
10097   }
10098
10099   return MadeChange ? &SVI : 0;
10100 }
10101
10102
10103
10104
10105 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10106 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10107 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10108 /// end of its block.
10109 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10110   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10111
10112   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10113   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10114
10115   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10116   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10117         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10118     return false;
10119
10120   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10121   // the end of block that could change the value.
10122   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10123     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10124          Scan != E; ++Scan)
10125       if (Scan->mayWriteToMemory())
10126         return false;
10127   }
10128
10129   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10130   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10131
10132   I->moveBefore(InsertPos);
10133   ++NumSunkInst;
10134   return true;
10135 }
10136
10137
10138 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10139 /// all reachable code to the worklist.
10140 ///
10141 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10142 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10143 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10144 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10145 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10146 ///
10147 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10148                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10149                                        InstCombiner &IC,
10150                                        const TargetData *TD) {
10151   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10152   Worklist.push_back(BB);
10153
10154   while (!Worklist.empty()) {
10155     BB = Worklist.back();
10156     Worklist.pop_back();
10157     
10158     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10159     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10160     
10161     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10162       Instruction *Inst = BBI++;
10163       
10164       // DCE instruction if trivially dead.
10165       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10166         ++NumDeadInst;
10167         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10168         Inst->eraseFromParent();
10169         continue;
10170       }
10171       
10172       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10173       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10174         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10175         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10176         ++NumConstProp;
10177         Inst->eraseFromParent();
10178         continue;
10179       }
10180      
10181       IC.AddToWorkList(Inst);
10182     }
10183
10184     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10185     // constant, only visit the reachable successor.
10186     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10187     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10188       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10189         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10190         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10191         continue;
10192       }
10193     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10194       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10195         // See if this is an explicit destination.
10196         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10197           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10198             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10199             continue;
10200           }
10201         
10202         // Otherwise it is the default destination.
10203         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10204         continue;
10205       }
10206     }
10207     
10208     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10209       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10210   }
10211 }
10212
10213 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10214   bool Changed = false;
10215   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10216   
10217   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10218              << F.getNameStr() << "\n");
10219
10220   {
10221     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10222     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10223     // track of which blocks we visit.
10224     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10225     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10226
10227     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10228     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10229     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10230     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10231       if (!Visited.count(BB)) {
10232         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10233         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10234           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10235
10236           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10237           ++NumDeadInst;
10238
10239           if (!I->use_empty())
10240             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10241           I->eraseFromParent();
10242         }
10243       }
10244   }
10245
10246   while (!Worklist.empty()) {
10247     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10248     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10249
10250     // Check to see if we can DCE the instruction.
10251     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10252       // Add operands to the worklist.
10253       if (I->getNumOperands() < 4)
10254         AddUsesToWorkList(*I);
10255       ++NumDeadInst;
10256
10257       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10258
10259       I->eraseFromParent();
10260       RemoveFromWorkList(I);
10261       continue;
10262     }
10263
10264     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10265     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10266       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10267
10268       // Add operands to the worklist.
10269       AddUsesToWorkList(*I);
10270       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10271
10272       ++NumConstProp;
10273       I->eraseFromParent();
10274       RemoveFromWorkList(I);
10275       continue;
10276     }
10277
10278     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10279     if (I->hasOneUse()) {
10280       BasicBlock *BB = I->getParent();
10281       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10282       if (UserParent != BB) {
10283         bool UserIsSuccessor = false;
10284         // See if the user is one of our successors.
10285         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10286           if (*SI == UserParent) {
10287             UserIsSuccessor = true;
10288             break;
10289           }
10290
10291         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10292         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10293         // otherwise), we can keep going.
10294         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10295             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10296           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10297           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10298       }
10299     }
10300
10301     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10302 #ifndef NDEBUG
10303     std::string OrigI;
10304 #endif
10305     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10306     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10307       ++NumCombined;
10308       // Should we replace the old instruction with a new one?
10309       if (Result != I) {
10310         DOUT << "IC: Old = " << *I
10311              << "    New = " << *Result;
10312
10313         // Everything uses the new instruction now.
10314         I->replaceAllUsesWith(Result);
10315
10316         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10317         AddToWorkList(Result);
10318         AddUsersToWorkList(*Result);
10319
10320         // Move the name to the new instruction first.
10321         Result->takeName(I);
10322
10323         // Insert the new instruction into the basic block...
10324         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10325         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10326
10327         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10328           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10329             ++InsertPos;
10330
10331         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10332
10333         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10334         // use counts.
10335         AddUsesToWorkList(*I);
10336
10337         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10338         // we do not process an instruction that has been deleted.
10339         RemoveFromWorkList(I);
10340
10341         // Erase the old instruction.
10342         InstParent->getInstList().erase(I);
10343       } else {
10344 #ifndef NDEBUG
10345         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10346              << "    New = " << *I;
10347 #endif
10348
10349         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10350         // if so, remove it.
10351         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10352           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10353           // use counts.
10354           AddUsesToWorkList(*I);
10355
10356           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10357           // occurrences of this instruction.
10358           RemoveFromWorkList(I);
10359           I->eraseFromParent();
10360         } else {
10361           AddToWorkList(I);
10362           AddUsersToWorkList(*I);
10363         }
10364       }
10365       Changed = true;
10366     }
10367   }
10368
10369   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10370     
10371   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10372   WorklistMap.clear();
10373   return Changed;
10374 }
10375
10376
10377 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10378   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10379   
10380   bool EverMadeChange = false;
10381
10382   // Iterate while there is work to do.
10383   unsigned Iteration = 0;
10384   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10385     EverMadeChange = true;
10386   return EverMadeChange;
10387 }
10388
10389 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10390   return new InstCombiner();
10391 }
10392