lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
   4 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
   5 // simplification happens.
   6 //
   7 // This pass combines things like:
   8 //    %Y = add int 1, %X
   9 //    %Z = add int 1, %Y
  10 // into:
  11 //    %Z = add int 2, %X
  12 //
  13 // This is a simple worklist driven algorithm.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  18 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  19 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  20 #include "llvm/ConstantHandling.h"
  21 #include "llvm/iMemory.h"
  22 #include "llvm/iOther.h"
  23 #include "llvm/iPHINode.h"
  24 #include "llvm/iOperators.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  27 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
  28 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  29 #include "Support/Statistic.h"
  30 #include <algorithm>
  31
  32 namespace {
  33   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  34   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  35   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  36
  37   class InstCombiner : public FunctionPass,
  38                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  39     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  40     std::vector<Instruction*> WorkList;
  41
  42     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  43       // The instruction was simplified, add all users of the instruction to
  44       // the work lists because they might get more simplified now...
  45       //
  46       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  47            UI != UE; ++UI)
  48         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  49     }
  50
  51     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  52     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  53   public:
  54     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  55
  56     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  57       AU.setPreservesCFG();
  58     }
  59
  60     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
  61     // instruction types.  The semantics are as follows:
  62     // Return Value:
  63     //    null        - No change was made
  64     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
  65     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
  66     //
  67     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
  68     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
  69     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
  70     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
  71     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
  72     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
  73     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
  74     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
  75     Instruction *visitSetCondInst(BinaryOperator &I);
  76     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
  77     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
  78     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
  79     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
  80     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
  81
  82     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
  83     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
  84
  85     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
  86     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
  87     //
  88     void InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
  89       assert(New && New->getParent() == 0 &&
  90              "New instruction already inserted into a basic block!");
  91       BasicBlock *BB = Old.getParent();
  92       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
  93       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
  94     }
  95
  96     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
  97     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
  98     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
  99     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 100     // modified.
 101     //
 102     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 103       AddUsesToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 104       I.replaceAllUsesWith(V);
 105       return &I;
 106     }
 107
 108     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 109     // operators...
 110     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 111
 112   };
 113
 114   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 115 }
 116
 117 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 118 //   0 -> Constant, 1 -> Other, 2 -> Argument, 2 -> Unary, 3 -> OtherInst
 119 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 120   if (isa<Instruction>(V)) {
 121     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 122       return 2;
 123     return 3;
 124   }
 125   if (isa<Argument>(V)) return 2;
 126   return isa<Constant>(V) ? 0 : 1;
 127 }
 128
 129 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 130 // it.
 131 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 132   return V->use_size() == 1 || isa<Constant>(V);
 133 }
 134
 135 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 136 // operators:
 137 //
 138 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 139 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 140 //     binary operators.
 141 //
 142 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 143 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 144 //
 145 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 146   bool Changed = false;
 147   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 148     Changed = !I.swapOperands();
 149
 150   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 151   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 152   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 153     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 154       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 155         Constant *Folded = ConstantFoldBinaryInstruction(I.getOpcode(),
 156             cast<Constant>(I.getOperand(1)), cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 157         assert(Folded && "Couldn't constant fold commutative operand?");
 158         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 159         I.setOperand(1, Folded);
 160         return true;
 161       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 162         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 163             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 164           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 165           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 166
 167           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 168           Constant *Folded = ConstantFoldBinaryInstruction(I.getOpcode(),C1,C2);
 169           assert(Folded && "Couldn't constant fold commutative operand?");
 170           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 171                                                     Op1->getOperand(0),
 172                                                     Op1->getName(), &I);
 173           WorkList.push_back(New);
 174           I.setOperand(0, New);
 175           I.setOperand(1, Folded);
 176           return true;
 177         }
 178     }
 179   return Changed;
 180 }
 181
 182 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 183 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 184 //
 185 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 186   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 187     return BinaryOperator::getNegArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 188
 189   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded...
 190   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 191     return *Constant::getNullValue(V->getType()) - *C;
 192   return 0;
 193 }
 194
 195 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 196   if (BinaryOperator::isNot(V))
 197     return BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 198
 199   // Constants can be considered to be not'ed values...
 200   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 201     return *ConstantIntegral::getAllOnesValue(C->getType()) ^ *C;
 202   return 0;
 203 }
 204
 205 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 206 // other computations (because it has a constant operand), return the
 207 // non-constant operand of the multiply.
 208 //
 209 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V) {
 210   if (V->use_size() == 1 && V->getType()->isInteger())
 211     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 212       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 213         if (isa<Constant>(I->getOperand(1)))
 214           return I->getOperand(0);
 215   return 0;
 216 }
 217
 218 // dyn_castMaskingAnd - If this value is an And instruction masking a value with
 219 // a constant, return the constant being anded with.
 220 //
 221 static inline Constant *dyn_castMaskingAnd(Value *V) {
 222   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 223     if (I->getOpcode() == Instruction::And)
 224       return dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1));
 225
 226   // If this is a constant, it acts just like we were masking with it.
 227   return dyn_cast<Constant>(V);
 228 }
 229
 230 // Log2 - Calculate the log base 2 for the specified value if it is exactly a
 231 // power of 2.
 232 static unsigned Log2(uint64_t Val) {
 233   assert(Val > 1 && "Values 0 and 1 should be handled elsewhere!");
 234   unsigned Count = 0;
 235   while (Val != 1) {
 236     if (Val & 1) return 0;    // Multiple bits set?
 237     Val >>= 1;
 238     ++Count;
 239   }
 240   return Count;
 241 }
 242
 243 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 244   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 245   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 246
 247   // Eliminate 'add int %X, 0'
 248   if (RHS == Constant::getNullValue(I.getType()))
 249     return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 250
 251   // -A + B  -->  B - A
 252   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 253     return BinaryOperator::create(Instruction::Sub, RHS, V);
 254
 255   // A + -B  -->  A - B
 256   if (!isa<Constant>(RHS))
 257     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 258       return BinaryOperator::create(Instruction::Sub, LHS, V);
 259
 260   // X*C + X --> X * (C+1)
 261   if (dyn_castFoldableMul(LHS) == RHS) {
 262     Constant *CP1 = *cast<Constant>(cast<Instruction>(LHS)->getOperand(1)) +
 263                     *ConstantInt::get(I.getType(), 1);
 264     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C + 1?");
 265     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, RHS, CP1);
 266   }
 267
 268   // X + X*C --> X * (C+1)
 269   if (dyn_castFoldableMul(RHS) == LHS) {
 270     Constant *CP1 = *cast<Constant>(cast<Instruction>(RHS)->getOperand(1)) +
 271                     *ConstantInt::get(I.getType(), 1);
 272     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C + 1?");
 273     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, LHS, CP1);
 274   }
 275
 276   // (A & C1)+(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 277   if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(LHS))
 278     if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(RHS))
 279       if ((*C1 & *C2)->isNullValue())
 280         return BinaryOperator::create(Instruction::Or, LHS, RHS);
 281
 282   return Changed ? &I : 0;
 283 }
 284
 285 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
 286   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 287
 288   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
 289     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 290
 291   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
 292   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
 293     return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, V);
 294
 295   // Replace (-1 - A) with (~A)...
 296   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
 297     if (C->isAllOnesValue())
 298       return BinaryOperator::createNot(Op1);
 299
 300   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
 301     if (Op1I->use_size() == 1) {
 302       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
 303       // is not used by anyone else...
 304       //
 305       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
 306         // Swap the two operands of the subexpr...
 307         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
 308         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
 309         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
 310
 311         // Create the new top level add instruction...
 312         return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op1);
 313       }
 314
 315       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
 316       //
 317       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
 318           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
 319         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
 320
 321         Instruction *NewNot = BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not", &I);
 322         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0, NewNot);
 323       }
 324
 325       // X - X*C --> X * (1-C)
 326       if (dyn_castFoldableMul(Op1I) == Op0) {
 327         Constant *CP1 = *ConstantInt::get(I.getType(), 1) -
 328                         *cast<Constant>(cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1));
 329         assert(CP1 && "Couldn't constant fold 1-C?");
 330         return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op0, CP1);
 331       }
 332     }
 333
 334   // X*C - X --> X * (C-1)
 335   if (dyn_castFoldableMul(Op0) == Op1) {
 336     Constant *CP1 = *cast<Constant>(cast<Instruction>(Op0)->getOperand(1)) -
 337                     *ConstantInt::get(I.getType(), 1);
 338     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C - 1?");
 339     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op1, CP1);
 340   }
 341
 342   return 0;
 343 }
 344
 345 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 346   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 347   Value *Op0 = I.getOperand(0);
 348
 349   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
 350   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
 351     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 352       const Type *Ty = CI->getType();
 353       uint64_t Val = Ty->isSigned() ?
 354                           (uint64_t)cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() :
 355                                     cast<ConstantUInt>(CI)->getValue();
 356       switch (Val) {
 357       case 0:
 358         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // Eliminate 'mul double %X, 0'
 359       case 1:
 360         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul int %X, 1'
 361       case 2:                     // Convert 'mul int %X, 2' to 'add int %X, %X'
 362         return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op0, I.getName());
 363       }
 364
 365       if (uint64_t C = Log2(Val))            // Replace X*(2^C) with X << C
 366         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
 367                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 368     } else {
 369       ConstantFP *Op1F = cast<ConstantFP>(Op1);
 370       if (Op1F->isNullValue())
 371         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 372
 373       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
 374       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
 375       if (Op1F->getValue() == 1.0)
 376         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
 377     }
 378   }
 379
 380   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 381     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 382       return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op0v, Op1v);
 383
 384   return Changed ? &I : 0;
 385 }
 386
 387 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
 388   // div X, 1 == X
 389   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
 390     if (RHS->equalsInt(1))
 391       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
 392
 393     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
 394     // if so, convert to a right shift.
 395     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
 396       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
 397         if (uint64_t C = Log2(Val))
 398           return new ShiftInst(Instruction::Shr, I.getOperand(0),
 399                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 400   }
 401
 402   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
 403   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
 404     if (LHS->equalsInt(0))
 405       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 406
 407   return 0;
 408 }
 409
 410
 411 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
 412   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
 413     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
 414       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 415
 416     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
 417     // if so, convert to a bitwise and.
 418     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
 419       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
 420         if (Log2(Val))
 421           return BinaryOperator::create(Instruction::And, I.getOperand(0),
 422                                         ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
 423   }
 424
 425   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
 426   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
 427     if (LHS->equalsInt(0))
 428       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 429
 430   return 0;
 431 }
 432
 433 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
 434 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
 435   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
 436     // Calculate -1 casted to the right type...
 437     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 438     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
 439     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
 440     return CU->getValue() == Val-1;
 441   }
 442
 443   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
 444
 445   // Calculate 0111111111..11111
 446   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 447   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
 448   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
 449   return CS->getValue() == Val-1;
 450 }
 451
 452 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
 453 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
 454   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
 455     return CU->getValue() == 1;
 456
 457   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
 458
 459   // Calculate 1111111111000000000000
 460   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 461   int64_t Val = -1;                    // All ones
 462   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
 463   return CS->getValue() == Val+1;
 464 }
 465
 466
 467 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
 468   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 469   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 470
 471   // and X, X = X   and X, 0 == 0
 472   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
 473     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 474
 475   // and X, -1 == X
 476   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1))
 477     if (RHS->isAllOnesValue())
 478       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 479
 480   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
 481   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
 482
 483   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - Demorgan's Law
 484   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
 485     Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0NotVal,
 486                                              Op1NotVal,I.getName()+".demorgan",
 487                                              &I);
 488     WorkList.push_back(Or);
 489     return BinaryOperator::createNot(Or);
 490   }
 491
 492   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
 493     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 494
 495   return Changed ? &I : 0;
 496 }
 497
 498
 499
 500 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
 501   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 502   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 503
 504   // or X, X = X   or X, 0 == X
 505   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
 506     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 507
 508   // or X, -1 == -1
 509   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1))
 510     if (RHS->isAllOnesValue())
 511       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 512
 513   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
 514   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
 515
 516   if (Op1 == Op0NotVal)   // ~A | A == -1
 517     return ReplaceInstUsesWith(I,
 518                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 519
 520   if (Op0 == Op1NotVal)   // A | ~A == -1
 521     return ReplaceInstUsesWith(I,
 522                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 523
 524   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - Demorgan's Law
 525   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
 526     Instruction *And = BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0NotVal,
 527                                               Op1NotVal,I.getName()+".demorgan",
 528                                               &I);
 529     WorkList.push_back(And);
 530     return BinaryOperator::createNot(And);
 531   }
 532
 533   return Changed ? &I : 0;
 534 }
 535
 536
 537
 538 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
 539   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 540   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 541
 542   // xor X, X = 0
 543   if (Op0 == Op1)
 544     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 545
 546   if (ConstantIntegral *Op1C = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
 547     // xor X, 0 == X
 548     if (Op1C->isNullValue())
 549       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 550
 551     // Is this a "NOT" instruction?
 552     if (Op1C->isAllOnesValue()) {
 553       // xor (xor X, -1), -1 = not (not X) = X
 554       if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))
 555         return ReplaceInstUsesWith(I, X);
 556
 557       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
 558       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0))
 559         if (SCI->use_size() == 1)
 560           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
 561                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
 562     }
 563   }
 564
 565   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
 566     if (X == Op1)
 567       return ReplaceInstUsesWith(I,
 568                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 569
 570   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
 571     if (X == Op0)
 572       return ReplaceInstUsesWith(I,
 573                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 574
 575   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
 576     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or)
 577       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
 578         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
 579         I.swapOperands();
 580         std::swap(Op0, Op1);
 581       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
 582         I.swapOperands();
 583         std::swap(Op0, Op1);
 584       }
 585
 586   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
 587     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->use_size() == 1) {
 588       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
 589         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
 590       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
 591         Value *NotB = BinaryOperator::createNot(Op1, Op1->getName()+".not", &I);
 592         WorkList.push_back(cast<Instruction>(NotB));
 593         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0I->getOperand(0),
 594                                       NotB);
 595       }
 596     }
 597
 598   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1^C2 == 0
 599   if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(Op0))
 600     if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(Op1))
 601       if ((*C1 & *C2)->isNullValue())
 602         return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0, Op1);
 603
 604   return Changed ? &I : 0;
 605 }
 606
 607 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 608 static Constant *AddOne(ConstantInt *C) {
 609   Constant *Result = *C + *ConstantInt::get(C->getType(), 1);
 610   assert(Result && "Constant folding integer addition failed!");
 611   return Result;
 612 }
 613 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
 614   Constant *Result = *C - *ConstantInt::get(C->getType(), 1);
 615   assert(Result && "Constant folding integer addition failed!");
 616   return Result;
 617 }
 618
 619 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 620 // true when both operands are equal...
 621 //
 622 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 623   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 624          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 625          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 626 }
 627
 628 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(BinaryOperator &I) {
 629   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 630   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 631   const Type *Ty = Op0->getType();
 632
 633   // setcc X, X
 634   if (Op0 == Op1)
 635     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
 636
 637   // setcc <global*>, 0 - Global value addresses are never null!
 638   if (isa<GlobalValue>(Op0) && isa<ConstantPointerNull>(Op1))
 639     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
 640
 641   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
 642   if (Ty == Type::BoolTy) {
 643     // If this is <, >, or !=, we can change this into a simple xor instruction
 644     if (!isTrueWhenEqual(I))
 645       return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Op0, Op1, I.getName());
 646
 647     // Otherwise we need to make a temporary intermediate instruction and insert
 648     // it into the instruction stream.  This is what we are after:
 649     //
 650     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
 651     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
 652     //  setge bool %A, %B -> A | ~B
 653     //
 654     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ) {  // seteq case
 655       Instruction *Xor = BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Op0, Op1,
 656                                                 I.getName()+"tmp");
 657       InsertNewInstBefore(Xor, I);
 658       return BinaryOperator::createNot(Xor, I.getName());
 659     }
 660
 661     // Handle the setXe cases...
 662     assert(I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 663            I.getOpcode() == Instruction::SetLE);
 664
 665     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
 666       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
 667
 668     // Now we just have the SetLE case.
 669     Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
 670     InsertNewInstBefore(Not, I);
 671     return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Not, Op1, I.getName());
 672   }
 673
 674   // Check to see if we are doing one of many comparisons against constant
 675   // integers at the end of their ranges...
 676   //
 677   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 678     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
 679     if (CI->isMinValue()) {
 680       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
 681         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
 682       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
 683         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
 684       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
 685         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,Op1, I.getName());
 686       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
 687         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,Op1, I.getName());
 688
 689     } else if (CI->isMaxValue()) {
 690       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
 691         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
 692       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
 693         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
 694       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
 695         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,Op1, I.getName());
 696       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
 697         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,Op1, I.getName());
 698
 699       // Comparing against a value really close to min or max?
 700     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
 701       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
 702         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,
 703                                       SubOne(CI), I.getName());
 704       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
 705         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,
 706                                       SubOne(CI), I.getName());
 707
 708     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
 709       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
 710         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,
 711                                       AddOne(CI), I.getName());
 712       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
 713         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,
 714                                       AddOne(CI), I.getName());
 715     }
 716   }
 717
 718   return Changed ? &I : 0;
 719 }
 720
 721
 722
 723 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
 724   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
 725   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 726
 727   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
 728   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
 729   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
 730       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
 731     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 732
 733   // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
 734   if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0)) {
 735     if (isa<Constant>(Op1) && isa<Constant>(Op0SI->getOperand(1))) {
 736       ConstantUInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1));
 737       unsigned ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getValue();
 738       unsigned ShiftAmt2 = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
 739
 740       // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
 741       if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
 742         unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
 743         return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
 744                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
 745       }
 746
 747       if (I.getType()->isUnsigned()) { // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa
 748         // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
 749         Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
 750         if (I.getOpcode() == Instruction::Shr)
 751           C = *C >> *ShiftAmt1C;
 752         else
 753           C = *C << *ShiftAmt1C;
 754         assert(C && "Couldn't constant fold shift expression?");
 755
 756         Instruction *Mask =
 757           BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0SI->getOperand(0),
 758                                  C, Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask",&I);
 759         WorkList.push_back(Mask);
 760
 761         // Figure out what flavor of shift we should use...
 762         if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
 763           return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
 764         else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
 765           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
 766                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
 767         } else {
 768           return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
 769                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
 770         }
 771       }
 772     }
 773   }
 774
 775   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr of
 776   // a signed value.
 777   //
 778   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
 779     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 780     if (CUI->getValue() >= TypeBits &&
 781         (!Op0->getType()->isSigned() || I.getOpcode() == Instruction::Shl))
 782       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
 783
 784     // Check to see if we are shifting left by 1.  If so, turn it into an add
 785     // instruction.
 786     if (I.getOpcode() == Instruction::Shl && CUI->equalsInt(1))
 787       // Convert 'shl int %X, 1' to 'add int %X, %X'
 788       return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op0, I.getName());
 789
 790   }
 791
 792   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
 793   if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
 794     if (I.getOpcode() == Instruction::Shr && CSI->isAllOnesValue())
 795       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
 796
 797   return 0;
 798 }
 799
 800
 801 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
 802 // instruction.
 803 //
 804 static inline bool isEliminableCastOfCast(const CastInst &CI,
 805                                           const CastInst *CSrc) {
 806   assert(CI.getOperand(0) == CSrc);
 807   const Type *SrcTy = CSrc->getOperand(0)->getType();
 808   const Type *MidTy = CSrc->getType();
 809   const Type *DstTy = CI.getType();
 810
 811   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
 812   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
 813   // int->float->int would not be allowed)
 814   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertableTo(MidTy))
 815     return true;
 816
 817   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
 818   // change...
 819   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
 820     unsigned SrcSize = SrcTy->getPrimitiveSize();
 821     unsigned MidSize = MidTy->getPrimitiveSize();
 822     unsigned DstSize = DstTy->getPrimitiveSize();
 823
 824     // Cases where we are monotonically decreasing the size of the type are
 825     // always ok, regardless of what sign changes are going on.
 826     //
 827     if (SrcSize >= MidSize && MidSize >= DstSize)
 828       return true;
 829
 830     // Cases where the source and destination type are the same, but the middle
 831     // type is bigger are noops.
 832     //
 833     if (SrcSize == DstSize && MidSize > SrcSize)
 834       return true;
 835
 836     // If we are monotonically growing, things are more complex.
 837     //
 838     if (SrcSize <= MidSize && MidSize <= DstSize) {
 839       // We have eight combinations of signedness to worry about. Here's the
 840       // table:
 841       static const int SignTable[8] = {
 842         // CODE, SrcSigned, MidSigned, DstSigned, Comment
 843         1,     //   U          U          U       Always ok
 844         1,     //   U          U          S       Always ok
 845         3,     //   U          S          U       Ok iff SrcSize != MidSize
 846         3,     //   U          S          S       Ok iff SrcSize != MidSize
 847         0,     //   S          U          U       Never ok
 848         2,     //   S          U          S       Ok iff MidSize == DstSize
 849         1,     //   S          S          U       Always ok
 850         1,     //   S          S          S       Always ok
 851       };
 852
 853       // Choose an action based on the current entry of the signtable that this
 854       // cast of cast refers to...
 855       unsigned Row = SrcTy->isSigned()*4+MidTy->isSigned()*2+DstTy->isSigned();
 856       switch (SignTable[Row]) {
 857       case 0: return false;              // Never ok
 858       case 1: return true;               // Always ok
 859       case 2: return MidSize == DstSize; // Ok iff MidSize == DstSize
 860       case 3:                            // Ok iff SrcSize != MidSize
 861         return SrcSize != MidSize || SrcTy == Type::BoolTy;
 862       default: assert(0 && "Bad entry in sign table!");
 863       }
 864     }
 865   }
 866
 867   // Otherwise, we cannot succeed.  Specifically we do not want to allow things
 868   // like:  short -> ushort -> uint, because this can create wrong results if
 869   // the input short is negative!
 870   //
 871   return false;
 872 }
 873
 874
 875 // CastInst simplification
 876 //
 877 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
 878   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
 879   // instruction...
 880   if (CI.getType() == CI.getOperand(0)->getType())
 881     return ReplaceInstUsesWith(CI, CI.getOperand(0));
 882
 883   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
 884   // one!
 885   //
 886   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(CI.getOperand(0))) {
 887     if (isEliminableCastOfCast(CI, CSrc)) {
 888       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
 889       // has a good chance of making CSrc dead.
 890       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
 891       return &CI;
 892     }
 893
 894     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
 895     // to convert this into a logical 'and' instruction.
 896     //
 897     if (CSrc->getOperand(0)->getType() == CI.getType() &&
 898         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
 899         CI.getType()->isUnsigned() && CSrc->getType()->isUnsigned() &&
 900         CSrc->getType()->getPrimitiveSize() < CI.getType()->getPrimitiveSize()){
 901       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
 902              "Cannot have type bigger than ulong!");
 903       unsigned AndValue = (1U << CSrc->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
 904       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(CI.getType(), AndValue);
 905       return BinaryOperator::create(Instruction::And, CSrc->getOperand(0),
 906                                     AndOp);
 907     }
 908   }
 909
 910   return 0;
 911 }
 912
 913
 914 // PHINode simplification
 915 //
 916 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
 917   // If the PHI node only has one incoming value, eliminate the PHI node...
 918   if (PN.getNumIncomingValues() == 1)
 919     return ReplaceInstUsesWith(PN, PN.getIncomingValue(0));
 920
 921   // Otherwise if all of the incoming values are the same for the PHI, replace
 922   // the PHI node with the incoming value.
 923   //
 924   Value *InVal = 0;
 925   for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 926     if (PN.getIncomingValue(i) != &PN)  // Not the PHI node itself...
 927       if (InVal && PN.getIncomingValue(i) != InVal)
 928         return 0;  // Not the same, bail out.
 929       else
 930         InVal = PN.getIncomingValue(i);
 931
 932   // The only case that could cause InVal to be null is if we have a PHI node
 933   // that only has entries for itself.  In this case, there is no entry into the
 934   // loop, so kill the PHI.
 935   //
 936   if (InVal == 0) InVal = Constant::getNullValue(PN.getType());
 937
 938   // All of the incoming values are the same, replace the PHI node now.
 939   return ReplaceInstUsesWith(PN, InVal);
 940 }
 941
 942
 943 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
 944   // Is it 'getelementptr %P, uint 0'  or 'getelementptr %P'
 945   // If so, eliminate the noop.
 946   if ((GEP.getNumOperands() == 2 &&
 947        GEP.getOperand(1) == Constant::getNullValue(Type::LongTy)) ||
 948       GEP.getNumOperands() == 1)
 949     return ReplaceInstUsesWith(GEP, GEP.getOperand(0));
 950
 951   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
 952   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
 953   // getelementptr instructions into a single instruction.
 954   //
 955   if (GetElementPtrInst *Src = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP.getOperand(0))) {
 956     std::vector<Value *> Indices;
 957
 958     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
 959      if (Src->getNumOperands() == 2 && isa<Constant>(Src->getOperand(1)) &&
 960          isa<Constant>(GEP.getOperand(1))) {
 961       // Replace: gep (gep %P, long C1), long C2, ...
 962       // With:    gep %P, long (C1+C2), ...
 963       Value *Sum = *cast<Constant>(Src->getOperand(1)) +
 964                    *cast<Constant>(GEP.getOperand(1));
 965       assert(Sum && "Constant folding of longs failed!?");
 966       GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
 967       GEP.setOperand(1, Sum);
 968       AddUsesToWorkList(*Src);   // Reduce use count of Src
 969       return &GEP;
 970     } else if (Src->getNumOperands() == 2 && Src->use_size() == 1) {
 971       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
 972       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
 973       //
 974       Value *Sum = BinaryOperator::create(Instruction::Add, Src->getOperand(1),
 975                                           GEP.getOperand(1),
 976                                           Src->getName()+".sum", &GEP);
 977       GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
 978       GEP.setOperand(1, Sum);
 979       WorkList.push_back(cast<Instruction>(Sum));
 980       return &GEP;
 981     } else if (*GEP.idx_begin() == Constant::getNullValue(Type::LongTy) &&
 982                Src->getNumOperands() != 1) {
 983       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
 984       Indices.insert(Indices.end(), Src->idx_begin(), Src->idx_end());
 985       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
 986     } else if (Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1) ==
 987                Constant::getNullValue(Type::LongTy)) {
 988       // If the src gep ends with a constant array index, merge this get into
 989       // it, even if we have a non-zero array index.
 990       Indices.insert(Indices.end(), Src->idx_begin(), Src->idx_end()-1);
 991       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin(), GEP.idx_end());
 992     }
 993
 994     if (!Indices.empty())
 995       return new GetElementPtrInst(Src->getOperand(0), Indices, GEP.getName());
 996
 997   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(GEP.getOperand(0))) {
 998     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
 999     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
1000
1001     // Scan for nonconstants...
1002     std::vector<Constant*> Indices;
1003     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
1004     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
1005       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
1006
1007     if (I == E) {  // If they are all constants...
1008       Constant *CE =
1009         ConstantExpr::getGetElementPtr(ConstantPointerRef::get(GV), Indices);
1010
1011       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
1012       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
1013     }
1014   }
1015
1016   return 0;
1017 }
1018
1019 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
1020   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
1021   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
1022     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
1023       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
1024       AllocationInst *New = 0;
1025
1026       // Create and insert the replacement instruction...
1027       if (isa<MallocInst>(AI))
1028         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName(), &AI);
1029       else {
1030         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
1031         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName(), &AI);
1032       }
1033
1034       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
1035       // allocas if possible...
1036       //
1037       BasicBlock::iterator It = New;
1038       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
1039
1040       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
1041       // insert our getelementptr instruction...
1042       //
1043       std::vector<Value*> Idx(2, Constant::getNullValue(Type::LongTy));
1044       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, New->getName()+".sub", It);
1045
1046       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
1047       // allocation.
1048       ReplaceInstUsesWith(AI, V);
1049       return &AI;
1050     }
1051   return 0;
1052 }
1053
1054
1055
1056 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
1057   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
1058                  WorkList.end());
1059 }
1060
1061 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
1062   bool Changed = false;
1063
1064   WorkList.insert(WorkList.end(), inst_begin(F), inst_end(F));
1065
1066   while (!WorkList.empty()) {
1067     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
1068     WorkList.pop_back();
1069
1070     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
1071     // Check to see if we can DIE the instruction...
1072     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1073       // Add operands to the worklist...
1074       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1075         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1076           WorkList.push_back(Op);
1077
1078       ++NumDeadInst;
1079       BasicBlock::iterator BBI = I;
1080       if (dceInstruction(BBI)) {
1081         removeFromWorkList(I);
1082         continue;
1083       }
1084     }
1085
1086     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
1087     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
1088       // Add operands to the worklist...
1089       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1090         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1091           WorkList.push_back(Op);
1092       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
1093
1094       ++NumConstProp;
1095       BasicBlock::iterator BBI = I;
1096       if (dceInstruction(BBI)) {
1097         removeFromWorkList(I);
1098         continue;
1099       }
1100     }
1101
1102     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
1103     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
1104       ++NumCombined;
1105       // Should we replace the old instruction with a new one?
1106       if (Result != I) {
1107         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
1108         // we do not process an instruction that has been deleted.
1109         removeFromWorkList(I);
1110         ReplaceInstWithInst(I, Result);
1111       } else {
1112         BasicBlock::iterator II = I;
1113
1114         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
1115         // if so, remove it.
1116         if (dceInstruction(II)) {
1117           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase them
1118           // all.
1119           removeFromWorkList(I);
1120           Result = 0;
1121         }
1122       }
1123
1124       if (Result) {
1125         WorkList.push_back(Result);
1126         AddUsesToWorkList(*Result);
1127       }
1128       Changed = true;
1129     }
1130   }
1131
1132   return Changed;
1133 }
1134
1135 Pass *createInstructionCombiningPass() {
1136   return new InstCombiner();
1137 }