Revert (52748 and friends):
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // 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
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.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/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     std::vector<Instruction*> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
188     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
189     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
190                                       Constant *RHSC);
191     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
192     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
193     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
194     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
195                                                 Instruction *LHS,
196                                                 ConstantInt *RHS);
197     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
198                                 ConstantInt *DivRHS);
199
200     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
201                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
202     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
203                                      BinaryOperator &I);
204     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
205     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
206     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
207     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
208     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
209     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
210     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
211     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
212     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
213     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
214     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
215     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
216     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
217     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
218     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
219     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
220                                 Instruction *FI);
221     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
222     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
223     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
224     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
225     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
226     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
227     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
228     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
229     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
230     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
231     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
232     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
233     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
234     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
235     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
236
237     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
238     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
239
240   private:
241     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
242     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
243     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
244     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
245                                    bool DoXform = true);
246     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
247
248   public:
249     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
250     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
251     //
252     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
253       assert(New && New->getParent() == 0 &&
254              "New instruction already inserted into a basic block!");
255       BasicBlock *BB = Old.getParent();
256       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
257       AddToWorkList(New);
258       return New;
259     }
260
261     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
262     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
263     /// cast.
264     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
265                             Instruction &Pos) {
266       if (V->getType() == Ty) return V;
267
268       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
269         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
270       
271       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
272       AddToWorkList(C);
273       return C;
274     }
275         
276     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
277       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
278     }
279
280
281     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
282     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
283     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
284     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
285     // modified.
286     //
287     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
288       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
289       if (&I != V) {
290         I.replaceAllUsesWith(V);
291         return &I;
292       } else {
293         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
294         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
295         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
296         return &I;
297       }
298     }
299
300     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
301     // found to be replacable with another preexisting expression or was
302     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
303     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
304     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
305     //
306     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
307       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
308       if (Old != New)
309         Old->replaceAllUsesWith(New);
310       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
311         AddToWorkList(I);
312       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
313         AddToWorkList(I);
314       return true;
315     }
316     
317     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
318     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
319     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
320     // this function.
321     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
322       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
323       AddUsesToWorkList(I);
324       RemoveFromWorkList(&I);
325       I.eraseFromParent();
326       return 0;  // Don't do anything with FI
327     }
328         
329     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
330                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
331       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
332     }
333     
334     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
335                            unsigned Depth = 0) const {
336       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
337     }
338     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
339       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
340     }
341
342   private:
343     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
344     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
345     /// casts that are known to not do anything...
346     ///
347     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
348                                    Value *V, const Type *DestTy,
349                                    Instruction *InsertBefore);
350
351     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
352     /// commutative operators.
353     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
354
355     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
356     /// most-complex to least-complex order.
357     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
358
359     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
360     /// on the demanded bits.
361     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
362                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
363                               unsigned Depth = 0);
364
365     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
366                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
367       
368     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
369     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
370     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
371     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
372
373     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
374     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
375     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
376     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
377     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
378     
379     
380     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
381                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
382     
383     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
384                               bool isSub, Instruction &I);
385     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
386                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
387     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
388     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
389     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
390     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
391     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
392
393
394     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
395
396     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
397                                     unsigned CastOpc,
398                                     int &NumCastsRemoved);
399     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
400                                         unsigned PrefAlign = 0);
401
402   };
403 }
404
405 char InstCombiner::ID = 0;
406 static RegisterPass<InstCombiner>
407 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
408
409 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
410 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
411 static unsigned getComplexity(Value *V) {
412   if (isa<Instruction>(V)) {
413     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
414       return 3;
415     return 4;
416   }
417   if (isa<Argument>(V)) return 3;
418   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
419 }
420
421 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
422 // it.
423 static bool isOnlyUse(Value *V) {
424   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
425 }
426
427 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
428 // though a va_arg area...
429 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
430   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
431     if (ITy->getBitWidth() < 32)
432       return Type::Int32Ty;
433   }
434   return Ty;
435 }
436
437 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
438 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
439 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
440   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
441     return I->getOperand(0);
442   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
443     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
444       return CE->getOperand(0);
445   return 0;
446 }
447
448 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
449 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
450 static Instruction::CastOps 
451 isEliminableCastPair(
452   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
453   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
454   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
455   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
456 ) {
457   
458   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
459   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
460
461   // Get the opcodes of the two Cast instructions
462   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
463   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
464
465   return Instruction::CastOps(
466       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
467                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
468 }
469
470 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
471 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
472 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
473 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
474                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
475   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
476   
477   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
478   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
479     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
480       return false;
481   return true;
482 }
483
484 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
485 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
486 /// casts that are known to not do anything...
487 ///
488 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
489                                              Value *V, const Type *DestTy,
490                                              Instruction *InsertBefore) {
491   if (V->getType() == DestTy) return V;
492   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
493     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
494   
495   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
496 }
497
498 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
499 // operators:
500 //
501 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
502 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
503 //     binary operators.
504 //
505 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
506 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
507 //
508 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
509   bool Changed = false;
510   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
511     Changed = !I.swapOperands();
512
513   if (!I.isAssociative()) return Changed;
514   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
515   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
516     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
517       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
518         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
519                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
520                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
521         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
522         I.setOperand(1, Folded);
523         return true;
524       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
525         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
526             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
527           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
528           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
529
530           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
531           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
532           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
533                                                     Op1->getOperand(0),
534                                                     Op1->getName(), &I);
535           AddToWorkList(New);
536           I.setOperand(0, New);
537           I.setOperand(1, Folded);
538           return true;
539         }
540     }
541   return Changed;
542 }
543
544 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
545 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
546 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
547 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
548   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
549     return false;
550   I.swapOperands();
551   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
552   return true;
553 }
554
555 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
556 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
557 //
558 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
559   if (BinaryOperator::isNeg(V))
560     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
561
562   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
563   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
564     return ConstantExpr::getNeg(C);
565
566   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
567     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
568       return ConstantExpr::getNeg(C);
569
570   return 0;
571 }
572
573 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
574   if (BinaryOperator::isNot(V))
575     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
576
577   // Constants can be considered to be not'ed values...
578   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
579     return ConstantInt::get(~C->getValue());
580   return 0;
581 }
582
583 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
584 // other computations (because it has a constant operand), return the
585 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
586 // Otherwise, return null.
587 //
588 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
589   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
590     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
591       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
592         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
593           return I->getOperand(0);
594       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
595         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
596           // The multiplier is really 1 << CST.
597           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
598           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
599           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
600           return I->getOperand(0);
601         }
602     }
603   return 0;
604 }
605
606 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
607 /// expression, return it.
608 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
609   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
610   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
611     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
612       return cast<User>(V);
613   return false;
614 }
615
616 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
617 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
618 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
619   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
620     return I->getOpcode();
621   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
622     return CE->getOpcode();
623   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
624   return Instruction::UserOp1;
625 }
626
627 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
628 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
629   APInt Val(C->getValue());
630   return ConstantInt::get(++Val);
631 }
632 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
633 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
634   APInt Val(C->getValue());
635   return ConstantInt::get(--Val);
636 }
637 /// Add - Add two ConstantInts together
638 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
639   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
640 }
641 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
642 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
643   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
644 }
645 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
646 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
647   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
648 }
649 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
650 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
651   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
652 }
653 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
654 /// this size.
655 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
656   uint32_t W = C1->getBitWidth();
657   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
658   if (sign) {
659     LHSExt.sext(W * 2);
660     RHSExt.sext(W * 2);
661   } else {
662     LHSExt.zext(W * 2);
663     RHSExt.zext(W * 2);
664   }
665
666   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
667
668   if (sign) {
669     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
670     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
671     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
672   } else 
673     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
674 }
675
676
677 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
678 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
679 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
680 /// constant and return true.
681 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
682                                    APInt Demanded) {
683   assert(I && "No instruction?");
684   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
685
686   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
687   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
688   if (!OpC) return false;
689
690   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
691   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
692   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
693     return false;
694
695   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
696   Demanded &= OpC->getValue();
697   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
698   return true;
699 }
700
701 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
702 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
703 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
704 // min/max.
705 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
706                                                    const APInt& KnownZero,
707                                                    const APInt& KnownOne,
708                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
709   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
710   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
711          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
712          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
713          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
714   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
715
716   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
717   // bit if it is unknown.
718   Min = KnownOne;
719   Max = KnownOne|UnknownBits;
720   
721   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
722     Min.set(BitWidth-1);
723     Max.clear(BitWidth-1);
724   }
725 }
726
727 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
728 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
729 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
730 // min/max.
731 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
732                                                      const APInt &KnownZero,
733                                                      const APInt &KnownOne,
734                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
735   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
736   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
737          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
738          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
739          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
740   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
741   
742   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
743   Min = KnownOne;
744   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
745   Max = KnownOne|UnknownBits;
746 }
747
748 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
749 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
750 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
751 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
752 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
753 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
754 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
755 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
756 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
757 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
758 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
759 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
760 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
761 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
762 /// and KnownOne must all be the same.
763 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
764                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
765                                         unsigned Depth) {
766   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
767   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
768   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
769   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
770   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
771          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
772          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
773          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
774           must have same BitWidth");
775   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
776     // We know all of the bits for a constant!
777     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
778     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
779     return false;
780   }
781   
782   KnownZero.clear(); 
783   KnownOne.clear();
784   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
785     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
786       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
787       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
788       return false;
789     }
790     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
791     // just set the DemandedMask to all bits.
792     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
793   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
794     if (V != UndefValue::get(VTy))
795       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
796     return false;
797   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
798     return false;
799   }
800   
801   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
802   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
803
804   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
805   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
806   switch (I->getOpcode()) {
807   default:
808     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
809     break;
810   case Instruction::And:
811     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
812     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
813                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
814       return true;
815     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
816            "Bits known to be one AND zero?"); 
817
818     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
819     // LHS.
820     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
821                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
822       return true;
823     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
824            "Bits known to be one AND zero?"); 
825
826     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
827     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
828     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
829         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
830       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
831     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
832         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
833       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
834     
835     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
836     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
837       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
838       
839     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
840     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
841       return UpdateValueUsesWith(I, I);
842       
843     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
844     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
845     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
846     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
847     break;
848   case Instruction::Or:
849     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
850     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
851                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
852       return true;
853     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
854            "Bits known to be one AND zero?"); 
855     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
856     // LHS.
857     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
858                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
859       return true;
860     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
861            "Bits known to be one AND zero?"); 
862     
863     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
864     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
865     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
866         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
867       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
868     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
869         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
870       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
871
872     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
873     // the other side, just use the 'other' side.
874     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
875         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
876       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
877     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
878         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
879       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
880         
881     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
882     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
883       return UpdateValueUsesWith(I, I);
884           
885     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
886     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
887     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
888     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
889     break;
890   case Instruction::Xor: {
891     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
892                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
893       return true;
894     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
895            "Bits known to be one AND zero?"); 
896     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
897                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
898       return true;
899     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
900            "Bits known to be one AND zero?"); 
901     
902     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
903     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
904     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
905       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
906     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
907       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
908     
909     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
910     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
911                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
912     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
913     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
914                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
915     
916     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
917     // other, turn this into an *inclusive* or.
918     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
919     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
920       Instruction *Or =
921         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
922                                  I->getName());
923       InsertNewInstBefore(Or, *I);
924       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
925     }
926     
927     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
928     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
929     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
930     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
931     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
932       // all known
933       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
934         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
935         Instruction *And = 
936           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
937         InsertNewInstBefore(And, *I);
938         return UpdateValueUsesWith(I, And);
939       }
940     }
941     
942     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
943     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
944     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
945       return UpdateValueUsesWith(I, I);
946     
947     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
948     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
949     break;
950   }
951   case Instruction::Select:
952     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
953                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
954       return true;
955     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
956                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
957       return true;
958     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
959            "Bits known to be one AND zero?"); 
960     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
961            "Bits known to be one AND zero?"); 
962     
963     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
964     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
965       return UpdateValueUsesWith(I, I);
966     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
967       return UpdateValueUsesWith(I, I);
968     
969     // Only known if known in both the LHS and RHS.
970     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
971     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
972     break;
973   case Instruction::Trunc: {
974     uint32_t truncBf = 
975       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
976     DemandedMask.zext(truncBf);
977     RHSKnownZero.zext(truncBf);
978     RHSKnownOne.zext(truncBf);
979     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
980                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
981       return true;
982     DemandedMask.trunc(BitWidth);
983     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
984     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
985     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
986            "Bits known to be one AND zero?"); 
987     break;
988   }
989   case Instruction::BitCast:
990     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
991       return false;
992       
993     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
994                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
995       return true;
996     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
997            "Bits known to be one AND zero?"); 
998     break;
999   case Instruction::ZExt: {
1000     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1001     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1002     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1003     
1004     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1005     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1006     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1007     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1008                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1009       return true;
1010     DemandedMask.zext(BitWidth);
1011     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1012     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1013     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1014            "Bits known to be one AND zero?"); 
1015     // The top bits are known to be zero.
1016     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1017     break;
1018   }
1019   case Instruction::SExt: {
1020     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1021     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1022     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1023     
1024     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1025                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1026
1027     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1028     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1029     // bit is demanded.
1030     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1031       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1032       
1033     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1034     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1035     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1036     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1037                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1038       return true;
1039     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1040     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1041     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1042     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1043            "Bits known to be one AND zero?"); 
1044       
1045     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1046     // top bits of the result.
1047
1048     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1049     // convert this into a zero extension.
1050     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1051     {
1052       // Convert to ZExt cast
1053       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1054       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1055     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1056       RHSKnownOne |= NewBits;
1057     }
1058     break;
1059   }
1060   case Instruction::Add: {
1061     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1062     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1063     // either.
1064     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1065       
1066     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1067     // we can do.
1068     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1069       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1070       // won't work if the RHS is zero.
1071       if (RHS->isZero())
1072         break;
1073       
1074       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1075       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1076       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1077
1078       // Find information about known zero/one bits in the input.
1079       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1080                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1081         return true;
1082
1083       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1084       // the constant.
1085       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1086         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087       
1088       // Avoid excess work.
1089       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1090         break;
1091       
1092       // Turn it into OR if input bits are zero.
1093       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1094         Instruction *Or =
1095           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1096                                    I->getName());
1097         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1098         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1099       }
1100       
1101       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1102       // depending on potential carries from the input constant and the
1103       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1104       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1105       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1106       
1107       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1108       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1109       // this scan.
1110       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1111       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1112       
1113       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1114       
1115       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1116       // other, and there is no input carry.
1117       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1118                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1119       
1120       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1121       // is no input carry.
1122       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1123     } else {
1124       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1125       // the high bits of its LHS or RHS.
1126       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1127         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1128         // significant bit and all those below it.
1129         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1130         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1131                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1132           return true;
1133         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1134                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1135           return true;
1136       }
1137     }
1138     break;
1139   }
1140   case Instruction::Sub:
1141     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1142     // the high bits of its LHS or RHS.
1143     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1144       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1145       // significant bit and all those below it.
1146       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1147       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1148       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1149                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1150         return true;
1151       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1152                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1153         return true;
1154     }
1155     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1156     // the known zeros and ones.
1157     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1158     break;
1159   case Instruction::Shl:
1160     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1161       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1162       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1163       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1164                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1165         return true;
1166       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1167              "Bits known to be one AND zero?"); 
1168       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1169       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1170       // low bits known zero.
1171       if (ShiftAmt)
1172         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1173     }
1174     break;
1175   case Instruction::LShr:
1176     // For a logical shift right
1177     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1178       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1179       
1180       // Unsigned shift right.
1181       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1182       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1183                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1184         return true;
1185       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1186              "Bits known to be one AND zero?"); 
1187       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1188       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1189       if (ShiftAmt) {
1190         // Compute the new bits that are at the top now.
1191         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1192         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1193       }
1194     }
1195     break;
1196   case Instruction::AShr:
1197     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1198     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1199     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1200     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1201     if (DemandedMask == 1) {
1202       // Perform the logical shift right.
1203       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1204                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1205       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1206       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1207     }    
1208
1209     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1210     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1211     if (DemandedMask.isSignBit())
1212       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1213     
1214     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1215       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1216       
1217       // Signed shift right.
1218       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1219       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1220       // demanded.
1221       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1222         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1223       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1224                                DemandedMaskIn,
1225                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1226         return true;
1227       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1228              "Bits known to be one AND zero?"); 
1229       // Compute the new bits that are at the top now.
1230       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1231       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1232       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1233         
1234       // Handle the sign bits.
1235       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1236       // Adjust to where it is now in the mask.
1237       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1238         
1239       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1240       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1241       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1242           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1243         // Perform the logical shift right.
1244         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1245                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1246         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1247         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1248       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1249         RHSKnownOne |= HighBits;
1250       }
1251     }
1252     break;
1253   case Instruction::SRem:
1254     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1255       APInt RA = Rem->getValue();
1256       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1257         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
1258         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1259         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1260                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1261           return true;
1262
1263         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1264           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1265         else if (LHSKnownOne[BitWidth-1])
1266           LHSKnownOne |= ~LowBits;
1267
1268         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1269         KnownOne |= LHSKnownOne & DemandedMask;
1270
1271         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1272       }
1273     }
1274     break;
1275   case Instruction::URem: {
1276     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1277       APInt RA = Rem->getValue();
1278       if (RA.isPowerOf2()) {
1279         APInt LowBits = (RA - 1);
1280         APInt Mask2 = LowBits & DemandedMask;
1281         KnownZero |= ~LowBits & DemandedMask;
1282         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1283                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1284           return true;
1285
1286         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1287         break;
1288       }
1289     }
1290
1291     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1292     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1293     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1294                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1295       return true;
1296
1297     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1298     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1299                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1300       return true;
1301
1302     Leaders = std::max(Leaders,
1303                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1304     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1305     break;
1306   }
1307   case Instruction::Call:
1308     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1309       switch (II->getIntrinsicID()) {
1310       default: break;
1311       case Intrinsic::bswap: {
1312         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1313         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1314         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1315         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1316           
1317         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1318         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1319         // have 14 leading zeros, round to 8.
1320         NLZ &= ~7;
1321         NTZ &= ~7;
1322         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1323         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1324           unsigned ResultBit = NTZ;
1325           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1326           
1327           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1328           // the right place.
1329           Instruction *NewVal;
1330           if (InputBit > ResultBit)
1331             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1332                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1333           else
1334             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1335                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1336           NewVal->takeName(I);
1337           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1338           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1339         }
1340           
1341         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1342         break;
1343       }
1344       }
1345     }
1346     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1347     break;
1348   }
1349   
1350   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1351   // constant.
1352   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1353     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1354   return false;
1355 }
1356
1357
1358 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1359 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1360 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1361 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1362 ///
1363 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1364 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1365 /// returned.  This returns null if no change was made.
1366 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1367                                                 uint64_t &UndefElts,
1368                                                 unsigned Depth) {
1369   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1370   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1371   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1372   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1373          "Invalid DemandedElts!");
1374
1375   if (isa<UndefValue>(V)) {
1376     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1377     UndefElts = EltMask;
1378     return 0;
1379   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1380     UndefElts = EltMask;
1381     return UndefValue::get(V->getType());
1382   }
1383   
1384   UndefElts = 0;
1385   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1386     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1387     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1388
1389     std::vector<Constant*> Elts;
1390     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1391       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1392         Elts.push_back(Undef);
1393         UndefElts |= (1ULL << i);
1394       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1395         Elts.push_back(Undef);
1396         UndefElts |= (1ULL << i);
1397       } else {                               // Otherwise, defined.
1398         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1399       }
1400         
1401     // If we changed the constant, return it.
1402     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1403     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1404   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1405     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1406     // set to undef.
1407     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1408     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1409     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1410     std::vector<Constant*> Elts;
1411     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1412       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1413     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1414     return ConstantVector::get(Elts);
1415   }
1416   
1417   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1418     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1419       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1420       return false;
1421     }
1422     return false;
1423   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1424     return false;
1425   }
1426   
1427   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1428   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1429   
1430   bool MadeChange = false;
1431   uint64_t UndefElts2;
1432   Value *TmpV;
1433   switch (I->getOpcode()) {
1434   default: break;
1435     
1436   case Instruction::InsertElement: {
1437     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1438     // demand exactly the same input as we produce.
1439     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1440     if (Idx == 0) {
1441       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1442       // which elt is getting updated.
1443       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1444                                         UndefElts2, Depth+1);
1445       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1446       break;
1447     }
1448     
1449     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1450     // insertelement.
1451     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1452     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1453       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1454     
1455     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1456     // input demanded set is simpler than the output set.
1457     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1458                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1459                                       UndefElts, Depth+1);
1460     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1461
1462     // The inserted element is defined.
1463     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1464     break;
1465   }
1466   case Instruction::BitCast: {
1467     // Vector->vector casts only.
1468     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1469     if (!VTy) break;
1470     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1471     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1472     unsigned Ratio;
1473
1474     if (VWidth == InVWidth) {
1475       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1476       // elements as are demanded of us.
1477       Ratio = 1;
1478       InputDemandedElts = DemandedElts;
1479     } else if (VWidth > InVWidth) {
1480       // Untested so far.
1481       break;
1482       
1483       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1484       // then an input element is live if any of the corresponding output
1485       // elements are live.
1486       Ratio = VWidth/InVWidth;
1487       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1488         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1489           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1490       }
1491     } else {
1492       // Untested so far.
1493       break;
1494       
1495       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1496       // then an input element is live if the corresponding output element is
1497       // live.
1498       Ratio = InVWidth/VWidth;
1499       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1500         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1501           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1502     }
1503     
1504     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1505     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1506                                       UndefElts2, Depth+1);
1507     if (TmpV) {
1508       I->setOperand(0, TmpV);
1509       MadeChange = true;
1510     }
1511     
1512     UndefElts = UndefElts2;
1513     if (VWidth > InVWidth) {
1514       assert(0 && "Unimp");
1515       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1516       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1517       // undef.
1518       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1519         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1520           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1521     } else if (VWidth < InVWidth) {
1522       assert(0 && "Unimp");
1523       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1524       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1525       // elements are undef.
1526       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1527       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1528         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1529           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1530     }
1531     break;
1532   }
1533   case Instruction::And:
1534   case Instruction::Or:
1535   case Instruction::Xor:
1536   case Instruction::Add:
1537   case Instruction::Sub:
1538   case Instruction::Mul:
1539     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1540     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1541                                       UndefElts, Depth+1);
1542     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1543     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1544                                       UndefElts2, Depth+1);
1545     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1546       
1547     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1548     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1549     UndefElts &= UndefElts2;
1550     break;
1551     
1552   case Instruction::Call: {
1553     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1554     if (!II) break;
1555     switch (II->getIntrinsicID()) {
1556     default: break;
1557       
1558     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1559     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1560     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1561     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1562     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1563     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1564     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1565     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1566     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1567     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1568       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1569                                         UndefElts, Depth+1);
1570       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1571       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1572                                         UndefElts2, Depth+1);
1573       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1574
1575       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1576       // scalarize it now.
1577       if (DemandedElts == 1) {
1578         switch (II->getIntrinsicID()) {
1579         default: break;
1580         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1581         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1582         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1583         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1584           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1585           Value *LHS = II->getOperand(1);
1586           Value *RHS = II->getOperand(2);
1587           // Extract the element as scalars.
1588           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1589           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1590           
1591           switch (II->getIntrinsicID()) {
1592           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1593           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1594           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1595             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1596                                                         II->getName()), *II);
1597             break;
1598           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1599           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1600             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1601                                                          II->getName()), *II);
1602             break;
1603           }
1604           
1605           Instruction *New =
1606             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1607                                       II->getName());
1608           InsertNewInstBefore(New, *II);
1609           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1610           return New;
1611         }            
1612       }
1613         
1614       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1615       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1616       UndefElts &= UndefElts2;
1617       break;
1618     }
1619     break;
1620   }
1621   }
1622   return MadeChange ? I : 0;
1623 }
1624
1625
1626 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1627 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1628 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1629 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1630 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1631 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1632 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1633 ///
1634 template<typename Functor>
1635 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1636   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1637   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1638
1639   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1640   if (F.shouldApply(LHS))
1641     return F.apply(Root);
1642
1643   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1644   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1645   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1646     // Should we apply this transform to the RHS?
1647     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1648
1649     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1650     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1651       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1652       ShouldApply = true;
1653     }
1654
1655     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1656     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1657     if (ShouldApply) {
1658       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1659       // and perform the reassociation.
1660       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1661
1662       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1663       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1664
1665       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1666       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1667       if (&Root == TmpLHSI) {
1668         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1669         return 0;
1670       }
1671       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1672       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1673       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1674       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1675       ARI = Root;
1676
1677       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1678       // get to LHSI.
1679       while (TmpLHSI != LHSI) {
1680         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1681         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1682         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1683         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1684         ARI = NextLHSI;
1685
1686         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1687         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1688         TmpLHSI = NextLHSI;
1689         ExtraOperand = NextOp;
1690       }
1691
1692       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1693       // the transformation...
1694       return F.apply(Root);
1695     }
1696
1697     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1698   }
1699   return 0;
1700 }
1701
1702 namespace {
1703
1704 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1705 struct AddRHS {
1706   Value *RHS;
1707   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1708   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1709   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1710     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1711                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1712   }
1713 };
1714
1715 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1716 //                 iff C1&C2 == 0
1717 struct AddMaskingAnd {
1718   Constant *C2;
1719   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1720   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1721     ConstantInt *C1;
1722     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1723            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1724   }
1725   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1726     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1727   }
1728 };
1729
1730 }
1731
1732 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1733                                              InstCombiner *IC) {
1734   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1735     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1736       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1737
1738     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1739           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1740   }
1741
1742   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1743   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1744   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1745
1746   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1747     if (ConstIsRHS)
1748       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1749     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1750   }
1751
1752   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1753   if (!ConstIsRHS)
1754     std::swap(Op0, Op1);
1755   Instruction *New;
1756   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1757     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1758   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1759     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1760                           SO->getName()+".cmp");
1761   else {
1762     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1763     abort();
1764   }
1765   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1766 }
1767
1768 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1769 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1770 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1771 // not have a second operand.
1772 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1773                                      InstCombiner *IC) {
1774   // Don't modify shared select instructions
1775   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1776   Value *TV = SI->getOperand(1);
1777   Value *FV = SI->getOperand(2);
1778
1779   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1780     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1781     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1782
1783     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1784     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1785
1786     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1787                               SelectFalseVal);
1788   }
1789   return 0;
1790 }
1791
1792
1793 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1794 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1795 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1796 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1797   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1798   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1799   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1800
1801   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1802   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1803   // or if *it* is a PHI, bail out.
1804   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1805   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1806     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1807       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1808       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1809       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1810       
1811       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1812       // loop.
1813       if (NonConstBB == I.getParent())
1814         return 0;
1815     }
1816   
1817   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1818   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1819   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1820   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1821   if (NonConstBB) {
1822     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1823     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1824   }
1825
1826   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1827   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1828   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1829   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1830   NewPN->takeName(PN);
1831
1832   // Next, add all of the operands to the PHI.
1833   if (I.getNumOperands() == 2) {
1834     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1835     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1836       Value *InV = 0;
1837       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1838         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1839           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1840         else
1841           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1842       } else {
1843         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1844         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1845           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1846                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1847                                        NonConstBB->getTerminator());
1848         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1849           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1850                                 CI->getPredicate(),
1851                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1852                                 NonConstBB->getTerminator());
1853         else
1854           assert(0 && "Unknown binop!");
1855         
1856         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1857       }
1858       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1859     }
1860   } else { 
1861     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1862     const Type *RetTy = CI->getType();
1863     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1864       Value *InV;
1865       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1867       } else {
1868         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1869         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1870                                I.getType(), "phitmp", 
1871                                NonConstBB->getTerminator());
1872         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1873       }
1874       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1875     }
1876   }
1877   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1878 }
1879
1880
1881 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1882 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1883 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1884 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1885 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1886   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1887   // ones.
1888   
1889   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1890   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1891   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1892   // sign extend fine.
1893   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1894     return true;
1895   
1896   
1897   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1898   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1899   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1900   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1901   
1902   // TODO: Implement.
1903   
1904   return false;
1905 }
1906
1907
1908 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1909   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1910   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1911
1912   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1913     // X + undef -> undef
1914     if (isa<UndefValue>(RHS))
1915       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1916
1917     // X + 0 --> X
1918     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1919       if (RHSC->isNullValue())
1920         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1921     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1922       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1923                               (I.getType())->getValueAPF()))
1924         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1925     }
1926
1927     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1928       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1929       const APInt& Val = CI->getValue();
1930       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1931       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1932         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1933       
1934       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1935       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1936       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1937         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1938         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1939                                  KnownZero, KnownOne))
1940           return &I;
1941       }
1942     }
1943
1944     if (isa<PHINode>(LHS))
1945       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1946         return NV;
1947     
1948     ConstantInt *XorRHS = 0;
1949     Value *XorLHS = 0;
1950     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1951         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1952       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1953       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1954       
1955       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1956       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1957       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1958       do {
1959         if (TySizeBits > Size) {
1960           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1961           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1962           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1963               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1964             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1965             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1966                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1967               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1968             break;
1969           }
1970         }
1971         Size >>= 1;
1972         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
1973         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
1974       } while (Size >= 1);
1975       
1976       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
1977       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
1978       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
1979       // that the back ends can handle.
1980       const Type *MiddleType = 0;
1981       switch (Size) {
1982         default: break;
1983         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
1984         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
1985         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
1986       }
1987       if (MiddleType) {
1988         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
1989         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
1990         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
1991       }
1992     }
1993   }
1994
1995   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
1996     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1997
1998   // X + X --> X << 1
1999   if (I.getType()->isInteger()) {
2000     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2001
2002     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2003       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2004         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2005           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2006     }
2007     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2008       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2009         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2010           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2011     }
2012   }
2013
2014   // -A + B  -->  B - A
2015   // -A + -B  -->  -(A + B)
2016   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2017     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2018       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2019         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2020         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2021         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2022       }
2023     }
2024     
2025     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2026   }
2027
2028   // A + -B  -->  A - B
2029   if (!isa<Constant>(RHS))
2030     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2031       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2032
2033
2034   ConstantInt *C2;
2035   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2036     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2037       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2038
2039     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2040     ConstantInt *C1;
2041     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2042       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2043   }
2044
2045   // X + X*C --> X * (C+1)
2046   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2047     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2048
2049   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2050   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2051     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2052   
2053
2054   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2055   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2056     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2057       return R;
2058   
2059   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2060   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2061     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2062     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2063     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2064     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2065     if (LHSKnownZero != 0) {
2066       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2067       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2068       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2069       
2070       // No bits in common -> bitwise or.
2071       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2072         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2073     }
2074   }
2075
2076   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2077   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2078     Value *W, *X, *Y, *Z;
2079     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2080         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2081       if (W != Y) {
2082         if (W == Z) {
2083           std::swap(Y, Z);
2084         } else if (Y == X) {
2085           std::swap(W, X);
2086         } else if (X == Z) {
2087           std::swap(Y, Z);
2088           std::swap(W, X);
2089         }
2090       }
2091
2092       if (W == Y) {
2093         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2094                                                             LHS->getName()), I);
2095         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2096       }
2097     }
2098   }
2099
2100   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2101     Value *X = 0;
2102     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2103       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2104
2105     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2106     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2107       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2108       if (Anded == CRHS) {
2109         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2110         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2111         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2112
2113         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2114         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2115
2116         // See if the and mask includes all of these bits.
2117         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2118
2119         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2120           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2121           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2122                                                             LHS->getName()), I);
2123           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2124         }
2125       }
2126     }
2127
2128     // Try to fold constant add into select arguments.
2129     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2130       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2131         return R;
2132   }
2133
2134   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2135   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2136   {
2137     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2138     Value *Other = RHS;
2139     if (!CI) {
2140       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2141       Other = LHS;
2142     }
2143     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2144         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2145          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2146         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2147       unsigned AS =
2148         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2149       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2150                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2151       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2152       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2153     }
2154   }
2155   
2156   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2157   {
2158     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2159     Value *Other = RHS;
2160     if (!SI) {
2161       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2162       Other = LHS;
2163     }
2164     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2165       Value *TV = SI->getTrueValue();
2166       Value *FV = SI->getFalseValue();
2167       Value *A, *N;
2168
2169       // Can we fold the add into the argument of the select?
2170       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2171       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2172           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2173         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2174       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2175           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2176         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2177     }
2178   }
2179   
2180   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2181   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2182     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2183       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2184
2185   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2186   // integer add followed by a sext.
2187   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2188     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2189     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2190       Constant *CI = 
2191         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2192       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2193           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2194           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2195         // Insert the new, smaller add.
2196         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2197                                                         CI, "addconv");
2198         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2199         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2200       }
2201     }
2202     
2203     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2204     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2205       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2206       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2207       // integer add will not overflow.
2208       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2209           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2210           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2211                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2212         // Insert the new integer add.
2213         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2214                                                         RHSConv->getOperand(0),
2215                                                         "addconv");
2216         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2217         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2218       }
2219     }
2220   }
2221   
2222   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2223   // integer add followed by a promotion.
2224   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2225     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2226     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2227     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2228     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2229     // instcombined.
2230     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2231       Constant *CI = 
2232       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2233       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2234           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2235           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2236         // Insert the new integer add.
2237         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2238                                                         CI, "addconv");
2239         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2240         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2241       }
2242     }
2243     
2244     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2245     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2246       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2247       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2248       // and if the integer add will not overflow.
2249       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2250           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2251           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2252                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2253         // Insert the new integer add.
2254         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2255                                                         RHSConv->getOperand(0),
2256                                                         "addconv");
2257         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2258         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2259       }
2260     }
2261   }
2262   
2263   return Changed ? &I : 0;
2264 }
2265
2266 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2267   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2268
2269   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2270     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2271
2272   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2273   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2274     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2275
2276   if (isa<UndefValue>(Op0))
2277     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2278   if (isa<UndefValue>(Op1))
2279     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2280
2281   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2282     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2283     if (C->isAllOnesValue())
2284       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2285
2286     // C - ~X == X + (1+C)
2287     Value *X = 0;
2288     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2289       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2290
2291     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2292     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2293     if (C->isZero()) {
2294       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2295         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2296           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2297             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2298             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2299                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2300               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2301               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2302                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2303             }
2304           }
2305         }
2306         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2307           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2308             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2309             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2310                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2311               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2312               return BinaryOperator::CreateLShr(
2313                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2314             }
2315           }
2316         }
2317       }
2318     }
2319
2320     // Try to fold constant sub into select arguments.
2321     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2322       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2323         return R;
2324
2325     if (isa<PHINode>(Op0))
2326       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2327         return NV;
2328   }
2329
2330   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2331     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2332
2333   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2334     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2335         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2336       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2337         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2338       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2339         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2340       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2341         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2342           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2343           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2344                                            Op1I->getOperand(0));
2345       }
2346     }
2347
2348     if (Op1I->hasOneUse()) {
2349       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2350       // is not used by anyone else...
2351       //
2352       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2353           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2354         // Swap the two operands of the subexpr...
2355         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2356         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2357         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2358
2359         // Create the new top level add instruction...
2360         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2361       }
2362
2363       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2364       //
2365       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2366           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2367         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2368
2369         Value *NewNot =
2370           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2371         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2372       }
2373
2374       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2375       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2376         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2377           if (CSI->isZero())
2378             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2379               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2380                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2381
2382       // X - X*C --> X * (1-C)
2383       ConstantInt *C2 = 0;
2384       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2385         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2386         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2387       }
2388
2389       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2390       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2391         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2392           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2393               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2394             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2395               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2396             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2397               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2398           }
2399     }
2400   }
2401
2402   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2403     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2404       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2405         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2406           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2407         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2408           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2409       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2410         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2411           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2412       }
2413     }
2414
2415   ConstantInt *C1;
2416   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2417     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2418       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2419
2420     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2421     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2422       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2423   }
2424   return 0;
2425 }
2426
2427 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2428 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2429 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2430 /// signed.
2431 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2432                            bool &TrueIfSigned) {
2433   switch (pred) {
2434   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2435     TrueIfSigned = true;
2436     return RHS->isZero();
2437   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2438     TrueIfSigned = true;
2439     return RHS->isAllOnesValue();
2440   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2441     TrueIfSigned = false;
2442     return RHS->isAllOnesValue();
2443   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2444     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2445     TrueIfSigned = true;
2446     return RHS->getValue() ==
2447       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2448   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2449     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2450     TrueIfSigned = true;
2451     return RHS->getValue().isSignBit();
2452   default:
2453     return false;
2454   }
2455 }
2456
2457 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2458   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2459   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2460
2461   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2462     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2463
2464   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2465   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2466     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2467
2468       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2469       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2470         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2471           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2472             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2473                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2474
2475       if (CI->isZero())
2476         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2477       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2478         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2479       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2480         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2481
2482       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2483       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2484         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2485                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2486       }
2487     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2488       if (Op1F->isNullValue())
2489         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2490
2491       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2492       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2493       // We need a better interface for long double here.
2494       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2495         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2496           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2497     }
2498     
2499     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2500       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2501           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2502         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2503         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2504                                                      Op1, "tmp");
2505         InsertNewInstBefore(Add, I);
2506         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2507                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2508         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2509         
2510       }
2511
2512     // Try to fold constant mul into select arguments.
2513     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2514       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2515         return R;
2516
2517     if (isa<PHINode>(Op0))
2518       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2519         return NV;
2520   }
2521
2522   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2523     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2524       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2525
2526   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2527     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2528
2529   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2530   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2531   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2532   // formed.
2533   CastInst *BoolCast = 0;
2534   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2535     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2536       BoolCast = CI;
2537   if (!BoolCast)
2538     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2539       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2540         BoolCast = CI;
2541   if (BoolCast) {
2542     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2543       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2544       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2545       bool TIS = false;
2546       
2547       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2548       // multiply into a shift/and combination.
2549       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2550           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2551           TIS) {
2552         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2553         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2554                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2555         Value *V =
2556           InsertNewInstBefore(
2557             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2558                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2559                                             ".mask"), I);
2560
2561         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2562         // or truncate to the multiply type.
2563         if (I.getType() != V->getType()) {
2564           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2565           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2566           Instruction::CastOps opcode = 
2567             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2568              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2569           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2570         }
2571
2572         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2573         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2574       }
2575     }
2576   }
2577
2578   return Changed ? &I : 0;
2579 }
2580
2581 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2582 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2583 /// used by the visitors to those instructions.
2584 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2585 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2586   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2587
2588   // undef / X -> 0        for integer.
2589   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2590   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2591     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2592       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2593     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2594   }
2595
2596   // X / undef -> undef
2597   if (isa<UndefValue>(Op1))
2598     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2599
2600   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2601   // This does not apply for fdiv.
2602   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2603     // [su]div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in
2604     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2605     // condition of the select with false (if the cond value is in the same BB).
2606     // If the select has uses other than the div, this allows them to be
2607     // simplified also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2608     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2609       if (ST->isNullValue()) {
2610         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2611         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2612           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2613         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2614           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2615         else
2616           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2617         return &I;
2618       }
2619
2620     // Likewise for: [su]div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2621     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))
2622       if (ST->isNullValue()) {
2623         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2624         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2625           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2626         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2627           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2628         else
2629           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2630         return &I;
2631       }
2632   }
2633
2634   return 0;
2635 }
2636
2637 /// This function implements the transforms common to both integer division
2638 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2639 /// division instructions.
2640 /// @brief Common integer divide transforms
2641 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2642   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2643
2644   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2645   if (Op0 == Op1) {
2646     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2647       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2648       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2649       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2650     }
2651
2652     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2653     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2654   }
2655   
2656   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2657     return Common;
2658
2659   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2660     // div X, 1 == X
2661     if (RHS->equalsInt(1))
2662       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2663
2664     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2665     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2666       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2667         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2668           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2669             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2670           else 
2671             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2672                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2673         }
2674
2675     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2676       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2677         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2678           return R;
2679       if (isa<PHINode>(Op0))
2680         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2681           return NV;
2682     }
2683   }
2684
2685   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2686   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2687     if (LHS->equalsInt(0))
2688       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2689
2690   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2691   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2692     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2693
2694   return 0;
2695 }
2696
2697 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2698   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2699
2700   // Handle the integer div common cases
2701   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2702     return Common;
2703
2704   // X udiv C^2 -> X >> C
2705   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2706   // if so, convert to a right shift.
2707   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2708     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2709       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2710                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2711   }
2712
2713   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2714   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2715     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2716         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2717       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2718       if (C1.isPowerOf2()) {
2719         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2720         const Type *NTy = N->getType();
2721         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2722           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2723           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2724         }
2725         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2726       }
2727     }
2728   }
2729   
2730   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2731   // where C1&C2 are powers of two.
2732   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2733     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2734       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2735         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2736         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2737           // Compute the shift amounts
2738           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2739           // Construct the "on true" case of the select
2740           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2741           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2742                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2743           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2744   
2745           // Construct the "on false" case of the select
2746           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2747           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2748                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2749           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2750
2751           // construct the select instruction and return it.
2752           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2753         }
2754       }
2755   return 0;
2756 }
2757
2758 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2759   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2760
2761   // Handle the integer div common cases
2762   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2763     return Common;
2764
2765   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2766     // sdiv X, -1 == -X
2767     if (RHS->isAllOnesValue())
2768       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2769
2770     // -X/C -> X/-C
2771     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2772       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2773   }
2774
2775   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2776   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2777   if (I.getType()->isInteger()) {
2778     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2779     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2780       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2781       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2782     }
2783   }      
2784   
2785   return 0;
2786 }
2787
2788 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2789   return commonDivTransforms(I);
2790 }
2791
2792 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2793 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2794 /// is used by the visitors to those instructions.
2795 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2796 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2797   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2798
2799   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2800   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2801     if (LHS->isNullValue())
2802       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2803
2804   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2805     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2806       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2807     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2808   }
2809   if (isa<UndefValue>(Op1))
2810     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2811
2812   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2813   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2814     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2815     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2816     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2817     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2818     // simplified also.
2819     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2820       if (ST->isNullValue()) {
2821         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2822         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2823           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2824         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2825           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2826         else
2827           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2828         return &I;
2829       }
2830     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2831     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2832       if (ST->isNullValue()) {
2833         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2834         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2835           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2836         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2837           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2838         else
2839           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2840         return &I;
2841       }
2842   }
2843
2844   return 0;
2845 }
2846
2847 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2848 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2849 /// remainder instructions.
2850 /// @brief Common integer remainder transforms
2851 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2852   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2853
2854   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2855     return common;
2856
2857   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2858     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2859     if (RHS->equalsInt(0))
2860       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2861     
2862     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2863       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2864
2865     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2866       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2867         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2868           return R;
2869       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2870         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2871           return NV;
2872       }
2873
2874       // See if we can fold away this rem instruction.
2875       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2876       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2877       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2878                                KnownZero, KnownOne))
2879         return &I;
2880     }
2881   }
2882
2883   return 0;
2884 }
2885
2886 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2887   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2888
2889   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2890     return common;
2891   
2892   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2893     // X urem C^2 -> X and C
2894     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2895     // if so, convert to a bitwise and.
2896     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2897       if (C->getValue().isPowerOf2())
2898         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
2899   }
2900
2901   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2902     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2903     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2904         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2905       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2906         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2907         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
2908                                                                    "tmp"), I);
2909         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
2910       }
2911     }
2912   }
2913
2914   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2915   // where C1&C2 are powers of two.
2916   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2917     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2918       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2919         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2920         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2921             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2922           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2923             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2924           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2925             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2926           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2927         }
2928       }
2929   }
2930   
2931   return 0;
2932 }
2933
2934 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2935   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2936
2937   // Handle the integer rem common cases
2938   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2939     return common;
2940   
2941   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2942     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2943         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2944       // X % -Y -> X % Y
2945       AddUsesToWorkList(I);
2946       I.setOperand(1, RHSNeg);
2947       return &I;
2948     }
2949  
2950   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2951   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2952   if (I.getType()->isInteger()) {
2953     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2954     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2955       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2956       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
2957     }
2958   }
2959
2960   return 0;
2961 }
2962
2963 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2964   return commonRemTransforms(I);
2965 }
2966
2967 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2968 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2969   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2970   if (!isSigned)
2971     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2972   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2973 }
2974
2975 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2976 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2977   if (!isSigned)
2978     return C->getValue() == 1; // unsigned
2979     
2980   // Calculate 1111111111000000000000
2981   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2982   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2983 }
2984
2985 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2986 // constant.
2987 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2988   return CI->getValue().isPowerOf2();
2989 }
2990
2991 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2992 // This is the same as lowones(~X).
2993 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2994   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2995 }
2996
2997 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2998 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2999 ///
3000 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3001 ///
3002 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3003 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3004 ///
3005 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3006 ///   0  A > B
3007 ///   1  A == B
3008 ///   2  A < B
3009 ///
3010 /// <=>  Value  Definition
3011 /// 000     0   Always false
3012 /// 001     1   A >  B
3013 /// 010     2   A == B
3014 /// 011     3   A >= B
3015 /// 100     4   A <  B
3016 /// 101     5   A != B
3017 /// 110     6   A <= B
3018 /// 111     7   Always true
3019 ///  
3020 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3021   switch (ICI->getPredicate()) {
3022     // False -> 0
3023   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3024   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3025   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3026   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3027   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3028   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3029   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3030   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3031   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3032   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3033     // True -> 7
3034   default:
3035     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3036     return 0;
3037   }
3038 }
3039
3040 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3041 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3042 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3043 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3044 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3045   switch (code) {
3046   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3047   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3048   case  1: 
3049     if (sign)
3050       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3051     else
3052       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3053   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3054   case  3: 
3055     if (sign)
3056       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3057     else
3058       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3059   case  4: 
3060     if (sign)
3061       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3062     else
3063       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3064   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3065   case  6: 
3066     if (sign)
3067       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3068     else
3069       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3070   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3071   }
3072 }
3073
3074 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3075   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3076     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3077      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3078     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3079      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3080 }
3081
3082 namespace { 
3083 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3084 struct FoldICmpLogical {
3085   InstCombiner &IC;
3086   Value *LHS, *RHS;
3087   ICmpInst::Predicate pred;
3088   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3089     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3090       pred(ICI->getPredicate()) {}
3091   bool shouldApply(Value *V) const {
3092     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3093       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3094         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3095                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3096     return false;
3097   }
3098   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3099     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3100     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3101       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3102       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3103     }
3104
3105     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3106     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3107     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3108     unsigned Code;
3109     switch (Log.getOpcode()) {
3110     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3111     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3112     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3113     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3114     }
3115
3116     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3117                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3118       
3119     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3120     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3121       return I;
3122     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3123     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3124   }
3125 };
3126 } // end anonymous namespace
3127
3128 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3129 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3130 // guaranteed to be a binary operator.
3131 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3132                                     ConstantInt *OpRHS,
3133                                     ConstantInt *AndRHS,
3134                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3135   Value *X = Op->getOperand(0);
3136   Constant *Together = 0;
3137   if (!Op->isShift())
3138     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3139
3140   switch (Op->getOpcode()) {
3141   case Instruction::Xor:
3142     if (Op->hasOneUse()) {
3143       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3144       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3145       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3146       And->takeName(Op);
3147       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3148     }
3149     break;
3150   case Instruction::Or:
3151     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3152       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3153
3154     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3155       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3156       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3157       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3158       Or->takeName(Op);
3159       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3160     }
3161     break;
3162   case Instruction::Add:
3163     if (Op->hasOneUse()) {
3164       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3165       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3166       // single bit constant.
3167       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3168
3169       // If there is only one bit set...
3170       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3171         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3172         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3173         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3174         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3175
3176         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3177         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3178           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3179           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3180           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3181           // no effect.
3182           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3183             TheAnd.setOperand(0, X);
3184             return &TheAnd;
3185           } else {
3186             // Pull the XOR out of the AND.
3187             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3188             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3189             NewAnd->takeName(Op);
3190             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3191           }
3192         }
3193       }
3194     }
3195     break;
3196
3197   case Instruction::Shl: {
3198     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3199     // the anded constant includes them, clear them now!
3200     //
3201     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3202     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3203     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3204     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3205
3206     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3207     // Masking out bits that the shift already masks
3208       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3209     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3210       TheAnd.setOperand(1, CI);
3211       return &TheAnd;
3212     }
3213     break;
3214   }
3215   case Instruction::LShr:
3216   {
3217     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3218     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3219     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3220     //
3221     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3222     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3223     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3224     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3225
3226     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3227     // Masking out bits that the shift already masks.
3228       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3229     } else if (CI != AndRHS) {
3230       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3231       return &TheAnd;
3232     }
3233     break;
3234   }
3235   case Instruction::AShr:
3236     // Signed shr.
3237     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3238     // with an and.
3239     if (Op->hasOneUse()) {
3240       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3241       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3242       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3243       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3244       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3245         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3246         // Make the argument unsigned.
3247         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3248         ShVal = InsertNewInstBefore(
3249             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3250                                    Op->getName()), TheAnd);
3251         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3252       }
3253     }
3254     break;
3255   }
3256   return 0;
3257 }
3258
3259
3260 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3261 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3262 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3263 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3264 /// insert new instructions.
3265 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3266                                            bool isSigned, bool Inside, 
3267                                            Instruction &IB) {
3268   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3269             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3270          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3271     
3272   if (Inside) {
3273     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3274       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3275
3276     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3277     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3278       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3279         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3280       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3281     }
3282
3283     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3284     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3285     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3286     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3287     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3288     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3289   }
3290
3291   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3292     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3293
3294   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3295   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3296   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3297     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3298         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3299     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3300   }
3301
3302   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3303   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3304   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3305   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3306   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3307   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3308   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3309 }
3310
3311 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3312 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3313 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3314 // not, since all 1s are not contiguous.
3315 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3316   const APInt& V = Val->getValue();
3317   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3318   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3319
3320   // look for the first zero bit after the run of ones
3321   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3322   // look for the first non-zero bit
3323   ME = V.getActiveBits(); 
3324   return true;
3325 }
3326
3327 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3328 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3329 /// the following xforms:
3330 /// 
3331 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3332 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3333 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3334 ///
3335 /// return (A +/- B).
3336 ///
3337 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3338                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3339                                         Instruction &I) {
3340   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3341   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3342       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3343
3344   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3345
3346   switch (LHSI->getOpcode()) {
3347   default: return 0;
3348   case Instruction::And:
3349     if (And(N, Mask) == Mask) {
3350       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3351       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3352            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3353           Mask->getValue().getBitWidth())
3354         break;
3355
3356       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3357       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3358       // is all N is, ignore it.
3359       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3360       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3361         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3362         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3363         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3364           break;
3365       }
3366     }
3367     return 0;
3368   case Instruction::Or:
3369   case Instruction::Xor:
3370     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3371     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3372          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3373         && And(N, Mask)->isZero())
3374       break;
3375     return 0;
3376   }
3377   
3378   Instruction *New;
3379   if (isSub)
3380     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3381   else
3382     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3383   return InsertNewInstBefore(New, I);
3384 }
3385
3386 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3387   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3388   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3389
3390   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3391     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3392
3393   // and X, X = X
3394   if (Op0 == Op1)
3395     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3396
3397   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3398   // purpose is to compute bits we don't care about.
3399   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3400     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3401     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3402     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3403                              KnownZero, KnownOne))
3404       return &I;
3405   } else {
3406     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3407       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3408         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3409     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3410       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3411     }
3412   }
3413   
3414   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3415     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3416     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3417
3418     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3419     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3420       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3421       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3422       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3423       switch (Op0I->getOpcode()) {
3424       case Instruction::Xor:
3425       case Instruction::Or:
3426         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3427         if (Op0I->hasOneUse()) {
3428           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3429             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3430             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3431                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3432             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3433             return BinaryOperator::Create(
3434                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3435           }
3436           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3437               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3438             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3439             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3440                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3441             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3442             return BinaryOperator::Create(
3443                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3444           }
3445         }
3446
3447         break;
3448       case Instruction::Add:
3449         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3450         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3451         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3452         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3453           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3454         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3455           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3456         break;
3457
3458       case Instruction::Sub:
3459         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3460         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3461         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3462         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3463           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3464         break;
3465       }
3466
3467       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3468         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3469           return Res;
3470     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3471       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3472       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3473       // frequently occurs for bitfield accesses.
3474       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3475         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3476             CastOp->getNumOperands() == 2)
3477           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3478             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3479               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3480               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3481               // This will fold the two constants together, which may allow 
3482               // other simplifications.
3483               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3484                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3485                 CastOp->getName()+".shrunk");
3486               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3487               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3488               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3489               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3490               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3491             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3492               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3493               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3494               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3495               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3496                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3497             }
3498           }
3499       }
3500     }
3501
3502     // Try to fold constant and into select arguments.
3503     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3504       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3505         return R;
3506     if (isa<PHINode>(Op0))
3507       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3508         return NV;
3509   }
3510
3511   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3512   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3513
3514   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3515     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3516
3517   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3518   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3519     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3520                                                I.getName()+".demorgan");
3521     InsertNewInstBefore(Or, I);
3522     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3523   }
3524   
3525   {
3526     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3527     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3528       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3529         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3530     
3531       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3532       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3533         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3534           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3535       }
3536     }
3537     
3538     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3539       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3540         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3541
3542       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3543       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3544         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3545           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3546       }
3547     }
3548     
3549     if (Op0->hasOneUse() &&
3550         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3551       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3552         I.swapOperands();     // Simplify below
3553         std::swap(Op0, Op1);
3554       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3555         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3556         I.swapOperands();     // Simplify below
3557         std::swap(Op0, Op1);
3558       }
3559     }
3560     if (Op1->hasOneUse() &&
3561         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3562       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3563         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3564         std::swap(A, B);
3565       }
3566       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3567         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3568         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3569         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3570       }
3571     }
3572   }
3573   
3574   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3575     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3576     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3577       return R;
3578
3579     Value *LHSVal, *RHSVal;
3580     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3581     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3582     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3583       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3584         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3585             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3586             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3587             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3588             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3589             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3590             
3591             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3592             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3593              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3594                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3595           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3596           ICmpInst::Predicate GT;
3597           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3598               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3599                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3600             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3601           else
3602             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3603           
3604           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3605           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3606           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3607             std::swap(LHS, RHS);
3608             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3609             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3610           }
3611
3612           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3613           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3614           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3615           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3616           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3617           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3618           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3619
3620           switch (LHSCC) {
3621           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3622           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3623             switch (RHSCC) {
3624             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3625             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3626             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3627             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3628               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3629             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3630             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3631             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3632               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3633             }
3634           case ICmpInst::ICMP_NE:
3635             switch (RHSCC) {
3636             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3637             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3638               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3639                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3640               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3641             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3642               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3643                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3644               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3645             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3646             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3647             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3648               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3649             case ICmpInst::ICMP_NE:
3650               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3651                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3652                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
3653                                                       LHSVal->getName()+".off");
3654                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3655                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3656                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3657               }
3658               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3659             }
3660             break;
3661           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3662             switch (RHSCC) {
3663             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3664             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3665             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3666               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3667             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3668               break;
3669             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3670             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3671               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3672             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3673               break;
3674             }
3675             break;
3676           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3677             switch (RHSCC) {
3678             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3679             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3680             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3681               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3682             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3683               break;
3684             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3685             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3686               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3687             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3688               break;
3689             }
3690             break;
3691           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3692             switch (RHSCC) {
3693             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3694             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3695             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3696               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3697             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3698               break;
3699             case ICmpInst::ICMP_NE:
3700               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3701                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3702               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3703             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3704               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3705                                      true, I);
3706             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3707               break;
3708             }
3709             break;
3710           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3711             switch (RHSCC) {
3712             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3713             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3714             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3715               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3716             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3717               break;
3718             case ICmpInst::ICMP_NE:
3719               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3720                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3721               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3722             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3723               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3724                                      true, I);
3725             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3726               break;
3727             }
3728             break;
3729           }
3730         }
3731   }
3732
3733   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3734   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3735     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3736       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3737         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3738         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3739             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3740             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3741                               I.getType(), TD) &&
3742             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3743                               I.getType(), TD)) {
3744           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3745                                                          Op1C->getOperand(0),
3746                                                          I.getName());
3747           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3748           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3749         }
3750       }
3751     
3752   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3753   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3754     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3755       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3756           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3757           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3758         Instruction *NewOp =
3759           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3760                                                         SI1->getOperand(0),
3761                                                         SI0->getName()), I);
3762         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3763                                       SI1->getOperand(1));
3764       }
3765   }
3766
3767   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3768   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3769     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3770       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3771           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3772         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3773           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3774             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3775             // false.
3776             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3777               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3778             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3779                                 RHS->getOperand(0));
3780           }
3781     }
3782   }
3783       
3784   return Changed ? &I : 0;
3785 }
3786
3787 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3788 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3789 /// yet, fill it in and return false.
3790 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3791   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3792   if (I == 0) return true;
3793
3794   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3795   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3796     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3797            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3798   
3799   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3800   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3801   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3802   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3803     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3804     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3805         8*(ByteValues.size()-1))
3806       return true;
3807     
3808     unsigned DestNo;
3809     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3810       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3811       DestNo = ByteValues.size()-1;
3812     } else {
3813       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3814       DestNo = 0;
3815     }
3816     
3817     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3818     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3819     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3820       return true;
3821     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3822     return false;
3823   }
3824   
3825   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3826   // don't have this.
3827   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3828   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3829   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3830       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3831     return true;
3832   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3833
3834   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3835   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3836       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3837     return true;
3838   
3839   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3840   unsigned DestByte;
3841   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3842     return true;
3843   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3844   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3845     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3846       break;
3847   // Unknown mask for bswap.
3848   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3849   
3850   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3851   unsigned SrcByte;
3852   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3853     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3854   else
3855     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3856   
3857   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3858   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3859     return true;
3860   
3861   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3862   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3863   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3864     return true;
3865   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3866   return false;
3867 }
3868
3869 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3870 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3871 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3872   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3873   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3874     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3875   
3876   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3877   /// defines each byte.
3878   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3879   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3880     
3881   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3882   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3883       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3884     return 0;
3885   
3886   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3887   Value *V = ByteValues[0];
3888   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3889   
3890   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3891   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3892     if (ByteValues[i] != V)
3893       return 0;
3894   const Type *Tys[] = { ITy };
3895   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3896   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3897   return CallInst::Create(F, V);
3898 }
3899
3900
3901 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3902   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3903   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3904
3905   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3906     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3907
3908   // or X, X = X
3909   if (Op0 == Op1)
3910     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3911
3912   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3913   // purpose is to compute bits we don't care about.
3914   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3915     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3916     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3917     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3918                              KnownZero, KnownOne))
3919       return &I;
3920   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3921     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3922   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3923     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3924       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3925   }
3926     
3927
3928   
3929   // or X, -1 == -1
3930   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3931     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3932     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3933     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3934       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
3935       InsertNewInstBefore(Or, I);
3936       Or->takeName(Op0);
3937       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
3938                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3939     }
3940
3941     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3942     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3943       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
3944       InsertNewInstBefore(Or, I);
3945       Or->takeName(Op0);
3946       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
3947                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3948     }
3949
3950     // Try to fold constant and into select arguments.
3951     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3952       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3953         return R;
3954     if (isa<PHINode>(Op0))
3955       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3956         return NV;
3957   }
3958
3959   Value *A = 0, *B = 0;
3960   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3961
3962   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3963     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3964       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3965   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3966     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3967       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3968
3969   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3970   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3971   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3972       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3973       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3974        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3975     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3976       return BSwap;
3977   }
3978   
3979   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3980   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3981       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3982     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
3983     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3984     NOr->takeName(Op0);
3985     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
3986   }
3987
3988   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3989   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3990       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3991     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
3992     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3993     NOr->takeName(Op0);
3994     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
3995   }
3996
3997   // (A & C)|(B & D)
3998   Value *C = 0, *D = 0;
3999   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4000       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4001     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4002     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4003     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4004     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4005       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4006       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4007       // replace with V+N.
4008       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4009         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4010             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4011           // Add commutes, try both ways.
4012           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4013             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4014           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4015             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4016         }
4017         // Or commutes, try both ways.
4018         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4019             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4020           // Add commutes, try both ways.
4021           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4022             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4023           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4024             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4025         }
4026       }
4027       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4028     }
4029     
4030     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4031     // terms for V1 & (V2|V3).
4032     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4033       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4034         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4035       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4036         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4037       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4038         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4039       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4040         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4041       
4042       if (V1) {
4043         Value *Or =
4044           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4045         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4046       }
4047     }
4048   }
4049   
4050   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4051   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4052     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4053       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4054           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4055           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4056         Instruction *NewOp =
4057         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4058                                                      SI1->getOperand(0),
4059                                                      SI0->getName()), I);
4060         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4061                                       SI1->getOperand(1));
4062       }
4063   }
4064
4065   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4066     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4067       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4068   } else {
4069     A = 0;
4070   }
4071   // Note, A is still live here!
4072   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4073     if (Op0 == B)
4074       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4075
4076     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4077     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4078       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4079                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4080       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4081     }
4082   }
4083
4084   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4085   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4086     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4087       return R;
4088
4089     Value *LHSVal, *RHSVal;
4090     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4091     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4092     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4093       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4094         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4095             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4096             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4097             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4098             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4099             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4100             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4101             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4102           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4103           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4104           bool NeedsSwap;
4105           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4106             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4107           else
4108             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4109             
4110           if (NeedsSwap) {
4111             std::swap(LHS, RHS);
4112             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4113             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4114           }
4115
4116           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4117           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4118           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4119           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4120           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4121           // equal.
4122           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4123
4124           switch (LHSCC) {
4125           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4126           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4127             switch (RHSCC) {
4128             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4129             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4130               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4131                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4132                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4133                                                       LHSVal->getName()+".off");
4134                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4135                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4136                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4137               }
4138               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4139             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4140             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4141               break;
4142             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4143             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4144             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4145               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4146             }
4147             break;
4148           case ICmpInst::ICMP_NE:
4149             switch (RHSCC) {
4150             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4151             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4152             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4153             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4154               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4155             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4156             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4157             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4158               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4159             }
4160             break;
4161           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4162             switch (RHSCC) {
4163             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4164             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4165               break;
4166             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4167               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4168               // this can cause overflow.
4169               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4170                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4171               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4172                                      false, I);
4173             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4174               break;
4175             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4176             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4177               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4178             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4179               break;
4180             }
4181             break;
4182           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4183             switch (RHSCC) {
4184             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4185             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4186               break;
4187             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4188               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4189               // this can cause overflow.
4190               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4191                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4192               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4193                                      false, I);
4194             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4195               break;
4196             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4197             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4198               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4199             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4200               break;
4201             }
4202             break;
4203           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4204             switch (RHSCC) {
4205             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4206             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4207             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4208               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4209             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4210               break;
4211             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4212             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4213               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4214             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4215               break;
4216             }
4217             break;
4218           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4219             switch (RHSCC) {
4220             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4221             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4222             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4223               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4224             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4225               break;
4226             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4227             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4228               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4229             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4230               break;
4231             }
4232             break;
4233           }
4234         }
4235   }
4236     
4237   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4238   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4239     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4240       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4241         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4242             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4243           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4244           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4245               // Only do this if the casts both really cause code to be
4246               // generated.
4247               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4248                                 I.getType(), TD) &&
4249               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4250                                 I.getType(), TD)) {
4251             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4252                                                           Op1C->getOperand(0),
4253                                                           I.getName());
4254             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4255             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4256           }
4257         }
4258       }
4259   }
4260   
4261     
4262   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4263   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4264     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4265       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4266           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4267           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4268         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4269           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4270             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4271             // true.
4272             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4273               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4274             
4275             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4276             // rest.
4277             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4278                                 RHS->getOperand(0));
4279           }
4280     }
4281   }
4282
4283   return Changed ? &I : 0;
4284 }
4285
4286 namespace {
4287
4288 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4289 struct XorSelf {
4290   Value *RHS;
4291   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4292   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4293   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4294     return &Xor;
4295   }
4296 };
4297
4298 }
4299
4300 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4301   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4302   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4303
4304   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4305     if (isa<UndefValue>(Op0))
4306       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4307       // idiom (misuse).
4308       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4309     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4310   }
4311
4312   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4313   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4314     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4315     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4316   }
4317   
4318   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4319   // purpose is to compute bits we don't care about.
4320   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4321     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4322     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4323     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4324                              KnownZero, KnownOne))
4325       return &I;
4326   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4327     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4328   }
4329
4330   // Is this a ~ operation?
4331   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4332     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4333     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4334     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4335       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4336           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4337         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4338         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4339           Instruction *NotY =
4340             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4341                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4342           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4343           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4344             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4345           else
4346             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4347         }
4348       }
4349     }
4350   }
4351   
4352   
4353   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4354     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4355     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4356       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4357         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4358                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4359
4360       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4361         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4362                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4363     }
4364
4365     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4366     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4367       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4368         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4369           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4370           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4371             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4372                                              Op0C->getDestTy())) {
4373               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4374                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4375                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4376               NewCI->takeName(CI);
4377               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4378             }
4379           }
4380         }
4381       }
4382     }
4383
4384     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4385       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4386       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4387         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4388           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4389           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4390                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4391           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4392         }
4393           
4394       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4395         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4396           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4397           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4398             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4399             return BinaryOperator::CreateSub(
4400                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4401                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4402                                           Op0I->getOperand(0));
4403           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4404             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4405             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4406             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4407
4408           }
4409         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4410           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4411           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4412             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4413             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4414             // NewRHS.
4415             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4416             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4417                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4418             AddToWorkList(Op0I);
4419             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4420             I.setOperand(1, NewRHS);
4421             return &I;
4422           }
4423         }
4424       }
4425     }
4426
4427     // Try to fold constant and into select arguments.
4428     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4429       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4430         return R;
4431     if (isa<PHINode>(Op0))
4432       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4433         return NV;
4434   }
4435
4436   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4437     if (X == Op1)
4438       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4439
4440   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4441     if (X == Op0)
4442       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4443
4444   
4445   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4446   if (Op1I) {
4447     Value *A, *B;
4448     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4449       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4450         Op1I->swapOperands();
4451         I.swapOperands();
4452         std::swap(Op0, Op1);
4453       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4454         I.swapOperands();     // Simplified below.
4455         std::swap(Op0, Op1);
4456       }
4457     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4458       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4459         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4460       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4461         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4462     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4463       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4464         Op1I->swapOperands();
4465         std::swap(A, B);
4466       }
4467       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4468         I.swapOperands();     // Simplified below.
4469         std::swap(Op0, Op1);
4470       }
4471     }
4472   }
4473   
4474   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4475   if (Op0I) {
4476     Value *A, *B;
4477     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4478       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4479         std::swap(A, B);
4480       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4481         Instruction *NotB =
4482           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4483         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4484       }
4485     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4486       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4487         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4488       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4489         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4490     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4491       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4492         std::swap(A, B);
4493       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4494           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4495         Instruction *N =
4496           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4497         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4498       }
4499     }
4500   }
4501   
4502   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4503   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4504       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4505       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4506       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4507     Instruction *NewOp =
4508       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4509                                                     Op1I->getOperand(0),
4510                                                     Op0I->getName()), I);
4511     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4512                                   Op1I->getOperand(1));
4513   }
4514     
4515   if (Op0I && Op1I) {
4516     Value *A, *B, *C, *D;
4517     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4518     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4519         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4520       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4521         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4522     }
4523     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4524     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4525         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4526       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4527         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4528     }
4529     
4530     // (A & B)^(C & D)
4531     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4532         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4533         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4534       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4535       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4536       if (A == C)
4537         X = A, Y = B, Z = D;
4538       else if (A == D)
4539         X = A, Y = B, Z = C;
4540       else if (B == C)
4541         X = B, Y = A, Z = D;
4542       else if (B == D)
4543         X = B, Y = A, Z = C;
4544       
4545       if (X) {
4546         Instruction *NewOp =
4547         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4548         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4549       }
4550     }
4551   }
4552     
4553   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4554   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4555     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4556       return R;
4557
4558   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4559   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4560     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4561       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4562         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4563         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4564             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4565             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4566                               I.getType(), TD) &&
4567             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4568                               I.getType(), TD)) {
4569           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4570                                                          Op1C->getOperand(0),
4571                                                          I.getName());
4572           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4573           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4574         }
4575       }
4576   }
4577
4578   return Changed ? &I : 0;
4579 }
4580
4581 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4582 /// overflowed for this type.
4583 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4584                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4585   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4586
4587   if (IsSigned)
4588     if (In2->getValue().isNegative())
4589       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4590     else
4591       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4592   else
4593     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4594 }
4595
4596 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4597 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4598 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4599 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4600   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4601   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4602   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4603   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4604
4605   // Build a mask for high order bits.
4606   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4607   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4608
4609   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
4610        ++i, ++GTI) {
4611     Value *Op = *i;
4612     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4613     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4614       if (OpC->isZero()) continue;
4615       
4616       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4617       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4618         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4619         
4620         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4621           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4622         else
4623           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4624                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
4625                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4626                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4627         continue;
4628       }
4629       
4630       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4631       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4632       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4633       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4634         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4635       else {
4636         // Emit an add instruction.
4637         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4638            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
4639                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4640       }
4641       continue;
4642     }
4643     // Convert to correct type.
4644     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4645       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4646         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4647       else
4648         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4649                                                  Op->getName()+".c"), I);
4650     }
4651     if (Size != 1) {
4652       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4653       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4654         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4655       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4656         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
4657                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4658     }
4659
4660     // Emit an add instruction.
4661     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4662       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4663                                     cast<Constant>(Result));
4664     else
4665       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
4666                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4667   }
4668   return Result;
4669 }
4670
4671
4672 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
4673 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
4674 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
4675 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
4676 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
4677 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
4678 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
4679 ///
4680 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
4681 /// 
4682 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
4683                                           InstCombiner &IC) {
4684   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4685   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4686
4687   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
4688   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
4689   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
4690   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
4691   // because the expression will cross zero at the same point.
4692   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
4693   int64_t Offset = 0;
4694   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
4695     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
4696       // Compute the aggregate offset of constant indices.
4697       if (CI->isZero()) continue;
4698
4699       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4700       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4701         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
4702       } else {
4703         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4704         Offset += Size*CI->getSExtValue();
4705       }
4706     } else {
4707       // Found our variable index.
4708       break;
4709     }
4710   }
4711   
4712   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
4713   // evaluate it the general way.
4714   if (i == e) return 0;
4715   
4716   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
4717   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
4718   // 4 if the variable index is into an array of i32.
4719   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4720   
4721   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
4722   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
4723     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
4724     if (!CI) return 0;
4725    
4726     // Compute the aggregate offset of constant indices.
4727     if (CI->isZero()) continue;
4728     
4729     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4730     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4731       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
4732     } else {
4733       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4734       Offset += Size*CI->getSExtValue();
4735     }
4736   }
4737   
4738   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
4739   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
4740   // the index.
4741   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4742   if (Offset == 0) {
4743     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
4744     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
4745     // computation crosses zero.
4746     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
4747       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
4748                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
4749     return VariableIdx;
4750   }
4751   
4752   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
4753   // the pointer size, so get it.
4754   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4755   
4756   Offset &= PtrSizeMask;
4757   VariableScale &= PtrSizeMask;
4758
4759   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
4760   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
4761   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
4762   // multiple of the variable scale.
4763   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
4764   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
4765     return 0;
4766
4767   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
4768   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4769   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
4770     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
4771                                               true /*SExt*/, 
4772                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
4773   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
4774   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
4775 }
4776
4777
4778 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4779 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4780 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4781                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4782                                        Instruction &I) {
4783   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4784
4785   // Look through bitcasts.
4786   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
4787     RHS = BCI->getOperand(0);
4788
4789   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4790   if (PtrBase == RHS) {
4791     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4792     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
4793     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
4794     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
4795     
4796     // If not, synthesize the offset the hard way.
4797     if (Offset == 0)
4798       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4799     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4800                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4801   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4802     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4803     // compare the base pointer.
4804     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4805       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4806       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4807                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4808       if (IndicesTheSame)
4809         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4810           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4811             IndicesTheSame = false;
4812             break;
4813           }
4814
4815       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4816       if (IndicesTheSame)
4817         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4818                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4819
4820       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4821       // different, bail out.
4822       return 0;
4823     }
4824
4825     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4826     bool AllZeros = true;
4827     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4828       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4829           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4830         AllZeros = false;
4831         break;
4832       }
4833     if (AllZeros)
4834       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4835                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4836
4837     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4838     AllZeros = true;
4839     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4840       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4841           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4842         AllZeros = false;
4843         break;
4844       }
4845     if (AllZeros)
4846       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4847
4848     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4849       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4850       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4851       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4852       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4853         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4854           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4855                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4856             // Irreconcilable differences.
4857             NumDifferences = 2;
4858             break;
4859           } else {
4860             if (NumDifferences++) break;
4861             DiffOperand = i;
4862           }
4863         }
4864
4865       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4866         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4867                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4868                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
4869
4870       else if (NumDifferences == 1) {
4871         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4872         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4873         // Make sure we do a signed comparison here.
4874         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4875       }
4876     }
4877
4878     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4879     // the result to fold to a constant!
4880     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4881         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4882       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4883       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4884       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4885       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4886     }
4887   }
4888   return 0;
4889 }
4890
4891 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
4892 ///
4893 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
4894                                                 Instruction *LHSI,
4895                                                 Constant *RHSC) {
4896   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
4897   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
4898   
4899   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
4900   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
4901   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
4902   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
4903   
4904   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
4905   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
4906   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
4907   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4908   
4909   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
4910   if (isa<UIToFPInst>(LHSI))
4911     ++InputSize;
4912   
4913   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
4914   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
4915     return 0;
4916   
4917   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
4918   // will always come through as an integer value and we know the constant is
4919   // not a NAN (it would have been previously simplified).
4920   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
4921   
4922   ICmpInst::Predicate Pred;
4923   switch (I.getPredicate()) {
4924   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
4925   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
4926   case FCmpInst::FCMP_OEQ: Pred = ICmpInst::ICMP_EQ; break;
4927   case FCmpInst::FCMP_UGT:
4928   case FCmpInst::FCMP_OGT: Pred = ICmpInst::ICMP_SGT; break;
4929   case FCmpInst::FCMP_UGE:
4930   case FCmpInst::FCMP_OGE: Pred = ICmpInst::ICMP_SGE; break;
4931   case FCmpInst::FCMP_ULT:
4932   case FCmpInst::FCMP_OLT: Pred = ICmpInst::ICMP_SLT; break;
4933   case FCmpInst::FCMP_ULE:
4934   case FCmpInst::FCMP_OLE: Pred = ICmpInst::ICMP_SLE; break;
4935   case FCmpInst::FCMP_UNE:
4936   case FCmpInst::FCMP_ONE: Pred = ICmpInst::ICMP_NE; break;
4937   case FCmpInst::FCMP_ORD:
4938     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4939   case FCmpInst::FCMP_UNO:
4940     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4941   }
4942   
4943   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
4944   
4945   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
4946   
4947   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
4948   // comparing an i8 to 300.0.
4949   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
4950   
4951   // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
4952   // and large values. 
4953   APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4954   SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
4955                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
4956   if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
4957     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
4958         Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
4959       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4960     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4961   }
4962   
4963   // See if the RHS value is < SignedMin.
4964   APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4965   SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
4966                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
4967   if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
4968     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
4969         Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
4970       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4971     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4972   }
4973
4974   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] but
4975   // it may still be fractional.  See if it is fractional by casting the FP
4976   // value to the integer value and back, checking for equality.  Don't do this
4977   // for zero, because -0.0 is not fractional.
4978   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
4979   if (!RHS.isZero() &&
4980       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
4981     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
4982     // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
4983     // zero at this point.
4984     switch (Pred) {
4985     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
4986     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
4987       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4988     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
4989       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4990     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4991       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
4992       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
4993       if (RHS.isNegative())
4994         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
4995       break;
4996     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4997       // (float)int < -4.4   --> int < -4
4998       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
4999       if (!RHS.isNegative())
5000         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5001       break;
5002     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5003       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5004       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5005       if (RHS.isNegative())
5006         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5007       break;
5008     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5009       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5010       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5011       if (!RHS.isNegative())
5012         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5013       break;
5014     }
5015   }
5016
5017   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5018   // comparison.
5019   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5020 }
5021
5022 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5023   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5024   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5025
5026   // Fold trivial predicates.
5027   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5028     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5029   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5030     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5031   
5032   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5033   if (Op0 == Op1) {
5034     switch (I.getPredicate()) {
5035     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5036     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5037     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5038     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5039       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5040     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5041     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5042     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5043       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5044       
5045     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5046     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5047     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5048     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5049       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5050       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5051       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5052       return &I;
5053       
5054     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5055     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5056     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5057     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5058       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5059       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5060       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5061       return &I;
5062     }
5063   }
5064     
5065   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5066     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5067
5068   // Handle fcmp with constant RHS
5069   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5070     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5071     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5072       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5073         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5074           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5075         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5076                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5077         // True if unordered.
5078         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5079       }
5080     }
5081     
5082     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5083       switch (LHSI->getOpcode()) {
5084       case Instruction::PHI:
5085         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5086         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5087         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5088         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5089           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5090             return NV;
5091         break;
5092       case Instruction::SIToFP:
5093       case Instruction::UIToFP:
5094         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5095           return NV;
5096         break;
5097       case Instruction::Select:
5098         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5099         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5100         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5101         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5102         if (LHSI->hasOneUse()) {
5103           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5104             // Fold the known value into the constant operand.
5105             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5106             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5107             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5108                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5109                                                       I.getName()), I);
5110           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5111             // Fold the known value into the constant operand.
5112             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5113             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5114             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5115                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5116                                                       I.getName()), I);
5117           }
5118         }
5119
5120         if (Op1)
5121           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5122         break;
5123       }
5124   }
5125
5126   return Changed ? &I : 0;
5127 }
5128
5129 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5130   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5131   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5132   const Type *Ty = Op0->getType();
5133
5134   // icmp X, X
5135   if (Op0 == Op1)
5136     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5137                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5138
5139   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5140     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5141   
5142   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5143   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5144   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5145        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5146       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5147        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5148     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5149                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5150
5151   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5152   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5153     switch (I.getPredicate()) {
5154     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5155     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
5156       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5157       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5158       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5159     }
5160     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
5161       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5162
5163     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5164     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5165       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
5166       // FALL THROUGH
5167     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5168     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
5169       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5170       InsertNewInstBefore(Not, I);
5171       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5172     }
5173     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5174     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5175       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
5176       // FALL THROUGH
5177     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5178     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
5179       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5180       InsertNewInstBefore(Not, I);
5181       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5182     }
5183     }
5184   }
5185
5186   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5187   // can be folded into the comparison.
5188   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5189       Value *A, *B;
5190     
5191     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5192     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5193         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5194       // (icmp cond A B) if cond is equality
5195       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5196     }
5197     
5198     switch (I.getPredicate()) {
5199     default: break;
5200     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
5201       if (CI->isMinValue(false))
5202         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5203       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
5204         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
5205       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
5206         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5207       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5208       if (CI->isMinValue(true))
5209         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5210                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5211           
5212       break;
5213
5214     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5215       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
5216         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5217       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
5218         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5219       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
5220         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5221       break;
5222
5223     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5224       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
5225         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5226       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
5227         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5228       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
5229         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5230         
5231       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5232       if (CI->isMaxValue(true))
5233         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5234                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5235       break;
5236
5237     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5238       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
5239         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5240       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
5241         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5242       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
5243         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5244       break;
5245
5246     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5247       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5248         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5249       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
5250         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5251       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
5252         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5253       break;
5254
5255     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5256       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5257         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5258       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
5259         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5260       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
5261         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5262       break;
5263
5264     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5265       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5266         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5267       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
5268         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5269       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5270         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5271       break;
5272
5273     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5274       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5275         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5276       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5277         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5278       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5279         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5280       break;
5281     }
5282
5283     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5284     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5285     // already been handled above, this requires little checking.
5286     //
5287     switch (I.getPredicate()) {
5288     default: break;
5289     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
5290       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5291     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5292       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5293     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5294       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5295     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5296       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5297     }
5298     
5299     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5300     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
5301     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5302     
5303     bool UnusedBit;
5304     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5305     
5306     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5307     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5308     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5309                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5310                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5311                              KnownZero, KnownOne, 0))
5312       return &I;
5313         
5314     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5315     // in.
5316     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
5317       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5318       // EQ and NE we use unsigned values.
5319       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5320       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
5321       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5322         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5323                                                Max);
5324       } else {
5325         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5326                                                  Max);
5327       }
5328       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5329       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5330       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5331         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5332           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5333         break;
5334       case ICmpInst::ICMP_NE:
5335         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5336           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5337         break;
5338       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5339         if (Max.ult(RHSVal))
5340           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5341         if (Min.uge(RHSVal))
5342           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5343         break;
5344       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5345         if (Min.ugt(RHSVal))
5346           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5347         if (Max.ule(RHSVal))
5348           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5349         break;
5350       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5351         if (Max.slt(RHSVal))
5352           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5353         if (Min.sgt(RHSVal))
5354           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5355         break;
5356       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5357         if (Min.sgt(RHSVal))
5358           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5359         if (Max.sle(RHSVal))
5360           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5361         break;
5362       }
5363     }
5364           
5365     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5366     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5367     // instruction can be folded into the icmp 
5368     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5369       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5370         return Res;
5371   }
5372
5373   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5374   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5375     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5376       switch (LHSI->getOpcode()) {
5377       case Instruction::GetElementPtr:
5378         if (RHSC->isNullValue()) {
5379           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5380           bool isAllZeros = true;
5381           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5382             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5383                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5384               isAllZeros = false;
5385               break;
5386             }
5387           if (isAllZeros)
5388             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5389                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5390         }
5391         break;
5392
5393       case Instruction::PHI:
5394         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5395         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5396         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5397         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5398           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5399             return NV;
5400         break;
5401       case Instruction::Select: {
5402         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5403         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5404         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5405         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5406         if (LHSI->hasOneUse()) {
5407           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5408             // Fold the known value into the constant operand.
5409             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5410             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5411             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5412                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5413                                                    I.getName()), I);
5414           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5415             // Fold the known value into the constant operand.
5416             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5417             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5418             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5419                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5420                                                    I.getName()), I);
5421           }
5422         }
5423
5424         if (Op1)
5425           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5426         break;
5427       }
5428       case Instruction::Malloc:
5429         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5430         // can assume it is successful and remove the malloc.
5431         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5432           AddToWorkList(LHSI);
5433           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5434                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5435         }
5436         break;
5437       }
5438   }
5439
5440   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5441   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5442     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5443       return NI;
5444   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5445     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5446                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5447       return NI;
5448
5449   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5450   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5451   // now.
5452   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5453     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5454         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5455       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5456       // operand, where it can often be eliminated completely.
5457       Op0 = CI->getOperand(0);
5458
5459       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5460       // so eliminate it as well.
5461       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5462         Op1 = CI2->getOperand(0);
5463
5464       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5465       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5466         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5467           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5468         } else {
5469           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5470           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5471         }
5472       }
5473       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5474     }
5475   }
5476   
5477   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5478     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5479     // This comes up when you have code like
5480     //   int X = A < B;
5481     //   if (X) ...
5482     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5483     // with a constant or another cast from the same type.
5484     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5485       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5486         return R;
5487   }
5488   
5489   // ~x < ~y --> y < x
5490   { Value *A, *B;
5491     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5492         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5493       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5494   }
5495   
5496   if (I.isEquality()) {
5497     Value *A, *B, *C, *D;
5498     
5499     // -x == -y --> x == y
5500     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5501         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5502       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5503     
5504     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5505       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5506         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5507         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5508                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5509       }
5510
5511       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5512         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5513         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5514           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5515             if (Op1->hasOneUse()) {
5516               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5517               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
5518               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5519                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5520             }
5521         
5522         // A^B == A^D -> B == D
5523         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5524         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5525         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5526         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5527       }
5528     }
5529     
5530     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5531         (A == Op0 || B == Op0)) {
5532       // A == (A^B)  ->  B == 0
5533       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5534       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5535                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5536     }
5537     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5538       // (A-B) == A  ->  B == 0
5539       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5540                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5541     }
5542     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5543       // A == (A-B)  ->  B == 0
5544       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5545                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5546     }
5547     
5548     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5549     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5550         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5551         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5552       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5553       
5554       if (A == C) {
5555         X = B; Y = D; Z = A;
5556       } else if (A == D) {
5557         X = B; Y = C; Z = A;
5558       } else if (B == C) {
5559         X = A; Y = D; Z = B;
5560       } else if (B == D) {
5561         X = A; Y = C; Z = B;
5562       }
5563       
5564       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5565         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
5566         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5567         I.setOperand(0, Op1);
5568         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5569         return &I;
5570       }
5571     }
5572   }
5573   return Changed ? &I : 0;
5574 }
5575
5576
5577 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5578 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5579 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5580                                           ConstantInt *DivRHS) {
5581   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5582   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5583   
5584   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5585   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5586   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5587   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5588   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5589   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5590   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5591   // if it finds it. 
5592   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5593   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5594     return 0;
5595   if (DivRHS->isZero())
5596     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5597
5598   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5599   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5600   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5601   // instead of computing a divide. 
5602   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5603
5604   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5605   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5606   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5607   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5608                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5609
5610   // Get the ICmp opcode
5611   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5612
5613   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5614   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5615   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5616   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5617   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5618   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5619   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5620   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5621   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5622   
5623   
5624   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5625     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5626     LoBound = Prod;
5627     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5628     if (!HiOverflow)
5629       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5630   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5631     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5632       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5633       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5634       HiBound = DivRHS;
5635     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5636       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5637       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5638       if (!HiOverflow)
5639         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5640     } else {                       // (X / pos) op neg
5641       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5642       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5643       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5644                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5645       HiBound = AddOne(Prod);
5646       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5647     }
5648   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5649     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5650       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5651       LoBound = AddOne(DivRHS);
5652       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5653       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5654         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5655         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5656       }
5657     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5658       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5659       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5660       if (!LoOverflow)
5661         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5662       HiBound = AddOne(Prod);
5663     } else {                       // (X / neg) op neg
5664       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5665       LoBound = Prod;
5666       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5667       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5668     }
5669     
5670     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5671     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5672   }
5673
5674   Value *X = DivI->getOperand(0);
5675   switch (Pred) {
5676   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5677   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5678     if (LoOverflow && HiOverflow)
5679       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5680     else if (HiOverflow)
5681       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5682                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5683     else if (LoOverflow)
5684       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5685                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5686     else
5687       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5688   case ICmpInst::ICMP_NE:
5689     if (LoOverflow && HiOverflow)
5690       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5691     else if (HiOverflow)
5692       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5693                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5694     else if (LoOverflow)
5695       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5696                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5697     else
5698       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5699   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5700   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5701     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5702       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5703     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5704       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5705     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5706   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5707   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5708     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5709       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5710     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5711       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5712     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5713       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5714     else
5715       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5716   }
5717 }
5718
5719
5720 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5721 ///
5722 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5723                                                           Instruction *LHSI,
5724                                                           ConstantInt *RHS) {
5725   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5726   
5727   switch (LHSI->getOpcode()) {
5728   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5729     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5730       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5731       // fold the xor.
5732       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5733           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5734         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5735         
5736         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5737         // the operation, just stop using the Xor.
5738         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5739           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5740           AddToWorkList(LHSI);
5741           return &ICI;
5742         }
5743         
5744         // Was the old condition true if the operand is positive?
5745         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5746         
5747         // If so, the new one isn't.
5748         isTrueIfPositive ^= true;
5749         
5750         if (isTrueIfPositive)
5751           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5752         else
5753           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5754       }
5755     }
5756     break;
5757   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5758     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5759         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5760       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5761       
5762       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5763       // and/compare to be the input width without changing the value
5764       // produced, eliminating a cast.
5765       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5766         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5767         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5768         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5769         // bit would not work.
5770         if (Cast->hasOneUse() &&
5771             (ICI.isEquality() ||
5772              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5773           uint32_t BitWidth = 
5774             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5775           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5776           NewCST.zext(BitWidth);
5777           APInt NewCI = RHSV;
5778           NewCI.zext(BitWidth);
5779           Instruction *NewAnd = 
5780             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
5781                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5782           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5783           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5784                               ConstantInt::get(NewCI));
5785         }
5786       }
5787       
5788       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5789       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5790       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5791       // access.
5792       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5793       if (Shift && !Shift->isShift())
5794         Shift = 0;
5795       
5796       ConstantInt *ShAmt;
5797       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5798       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5799       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5800       
5801       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5802       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5803       // rights, as they sign-extend.
5804       if (ShAmt) {
5805         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5806         if (!CanFold) {
5807           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5808           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5809           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5810           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5811           
5812           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5813           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5814                AndCST->getValue()) == 0)
5815             CanFold = true;
5816         }
5817         
5818         if (CanFold) {
5819           Constant *NewCst;
5820           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5821             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5822           else
5823             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5824           
5825           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5826           // compared.
5827           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5828             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5829             // As a special case, check to see if this means that the
5830             // result is always true or false now.
5831             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5832               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5833             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5834               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5835           } else {
5836             ICI.setOperand(1, NewCst);
5837             Constant *NewAndCST;
5838             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5839               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5840             else
5841               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5842             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5843             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5844             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5845             AddUsesToWorkList(ICI);
5846             return &ICI;
5847           }
5848         }
5849       }
5850       
5851       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5852       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5853       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5854       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5855           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5856           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5857         // Compute C << Y.
5858         Value *NS;
5859         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5860           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
5861                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5862         } else {
5863           // Insert a logical shift.
5864           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
5865                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5866         }
5867         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5868         
5869         // Compute X & (C << Y).
5870         Instruction *NewAnd = 
5871           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5872         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5873         
5874         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5875         return &ICI;
5876       }
5877     }
5878     break;
5879     
5880   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5881     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5882     if (!ShAmt) break;
5883     
5884     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5885     
5886     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5887     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5888     // simplified.
5889     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5890       break;
5891     
5892     if (ICI.isEquality()) {
5893       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5894       // comparison cannot succeed.
5895       Constant *Comp =
5896         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5897       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5898         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5899         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5900         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5901       }
5902       
5903       if (LHSI->hasOneUse()) {
5904         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5905         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5906         Constant *Mask =
5907           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5908         
5909         Instruction *AndI =
5910           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
5911                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5912         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5913         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5914                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5915       }
5916     }
5917     
5918     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5919     bool TrueIfSigned = false;
5920     if (LHSI->hasOneUse() &&
5921         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5922       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5923       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5924                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5925       Instruction *AndI =
5926         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
5927                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5928       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5929       
5930       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5931                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5932     }
5933     break;
5934   }
5935     
5936   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5937   case Instruction::AShr: {
5938     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
5939     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5940     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
5941
5942     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5943     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5944     // simplified.
5945     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5946     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5947       break;
5948     
5949     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5950       
5951     // If we are comparing against bits always shifted out, the
5952     // comparison cannot succeed.
5953     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5954     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5955       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5956     else
5957       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5958     
5959     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5960       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5961       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5962       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5963     }
5964     
5965     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
5966     // If so, we can compare against the unshifted value:
5967     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
5968     if (LHSI->hasOneUse() &&
5969         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
5970                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
5971       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5972                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5973     }
5974       
5975     if (LHSI->hasOneUse()) {
5976       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5977       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5978       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5979       
5980       Instruction *AndI =
5981         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
5982                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5983       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5984       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5985                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5986     }
5987     break;
5988   }
5989     
5990   case Instruction::SDiv:
5991   case Instruction::UDiv:
5992     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5993     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5994     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5995     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5996     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5997     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5998     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5999       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6000                                           DivRHS))
6001         return R;
6002     break;
6003
6004   case Instruction::Add:
6005     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6006
6007     if (!ICI.isEquality()) {
6008       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6009       if (!LHSC) break;
6010       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6011
6012       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6013                             .subtract(LHSV);
6014
6015       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6016         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6017           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6018                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6019         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6020           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6021                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6022         }
6023       } else {
6024         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6025           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6026                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6027         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6028           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6029                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6030         }
6031       }
6032     }
6033     break;
6034   }
6035   
6036   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6037   if (ICI.isEquality()) {
6038     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6039     
6040     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6041     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6042     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6043       switch (BO->getOpcode()) {
6044       case Instruction::SRem:
6045         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6046         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6047           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6048           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6049             Instruction *NewRem =
6050               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6051                                          BO->getName());
6052             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6053             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6054                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6055           }
6056         }
6057         break;
6058       case Instruction::Add:
6059         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6060         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6061           if (BO->hasOneUse())
6062             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6063                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6064         } else if (RHSV == 0) {
6065           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6066           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6067           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6068           
6069           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6070             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6071           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6072             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6073           else if (BO->hasOneUse()) {
6074             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6075             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6076             Neg->takeName(BO);
6077             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6078           }
6079         }
6080         break;
6081       case Instruction::Xor:
6082         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6083         // the explicit xor.
6084         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6085           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6086                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6087         
6088         // FALLTHROUGH
6089       case Instruction::Sub:
6090         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6091         if (RHSV == 0)
6092           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6093                               BO->getOperand(1));
6094         break;
6095         
6096       case Instruction::Or:
6097         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6098         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6099         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6100           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6101           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6102             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6103                                                              isICMP_NE));
6104         }
6105         break;
6106         
6107       case Instruction::And:
6108         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6109           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6110           // comparison can never succeed!
6111           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6112             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6113                                                              isICMP_NE));
6114           
6115           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6116           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6117             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6118                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6119                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6120           
6121           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6122           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6123             Value *X = BO->getOperand(0);
6124             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6125             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6126               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6127             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6128           }
6129           
6130           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6131           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6132             Value *X = BO->getOperand(0);
6133             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6134             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6135               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6136             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6137           }
6138         }
6139       default: break;
6140       }
6141     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6142       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6143       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6144         AddToWorkList(II);
6145         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6146         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6147         return &ICI;
6148       }
6149     }
6150   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6151             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6152             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6153     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6154       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6155       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6156       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6157       if (SrcTy->isInteger() && 
6158           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6159         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6160         // smaller constant values.
6161         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6162           // X u< 128 => X s> -1
6163           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6164                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6165         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6166                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6167           // X u> 127 => X s< 0
6168           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6169                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6170         }
6171       }
6172     }
6173   }
6174   return 0;
6175 }
6176
6177 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6178 /// We only handle extending casts so far.
6179 ///
6180 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6181   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6182   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6183   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6184   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6185   Value *RHSCIOp;
6186
6187   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6188   // integer type is the same size as the pointer type.
6189   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6190       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6191          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6192     Value *RHSOp = 0;
6193     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6194       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6195     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6196       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6197       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6198       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6199         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6200     }
6201
6202     if (RHSOp)
6203       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6204   }
6205   
6206   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6207   // Enforce this.
6208   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6209       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6210     return 0;
6211
6212   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6213   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6214
6215   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6216     // Not an extension from the same type?
6217     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6218     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6219       return 0;
6220     
6221     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6222     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6223     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6224       return 0;
6225
6226     // Deal with equality cases early.
6227     if (ICI.isEquality())
6228       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6229
6230     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6231     // signed comparison.
6232     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6233       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6234
6235     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6236     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6237   }
6238
6239   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6240   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6241   if (!CI)
6242     return 0;
6243
6244   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6245   // reextended to DestTy.
6246   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6247   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6248
6249   // If the re-extended constant didn't change...
6250   if (Res2 == CI) {
6251     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6252     // For example, we might have:
6253     //    %A = sext short %X to uint
6254     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6255     // It is incorrect to transform this into 
6256     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6257     // because %A may have negative value. 
6258     //
6259     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
6260     // OR operation is EQ/NE.
6261     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
6262       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6263     else
6264       return 0;
6265   }
6266
6267   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6268   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6269
6270   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6271   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6272   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6273     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6274   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6275     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6276
6277   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6278   // should have been folded away previously and not enter in here.
6279   Value *Result;
6280   if (isSignedCmp) {
6281     // We're performing a signed comparison.
6282     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6283       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6284     else
6285       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6286   } else {
6287     // We're performing an unsigned comparison.
6288     if (isSignedExt) {
6289       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6290       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6291       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6292       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6293                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6294     } else {
6295       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6296       Result = ConstantInt::getTrue();
6297     }
6298   }
6299
6300   // Finally, return the value computed.
6301   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6302       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6303     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6304   } else {
6305     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6306             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6307            "ICmp should be folded!");
6308     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6309       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6310     else
6311       return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6312   }
6313 }
6314
6315 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6316   return commonShiftTransforms(I);
6317 }
6318
6319 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6320   return commonShiftTransforms(I);
6321 }
6322
6323 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6324   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6325     return R;
6326   
6327   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6328   
6329   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6330   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6331     if (CSI->isAllOnesValue())
6332       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6333   
6334   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6335   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
6336                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6337     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6338   
6339   return 0;
6340 }
6341
6342 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6343   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6344   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6345
6346   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6347   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6348   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6349       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6350     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6351   
6352   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6353     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6354       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6355     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6356       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6357   }
6358   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6359     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6360       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6361     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6362       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6363   }
6364
6365   // Try to fold constant and into select arguments.
6366   if (isa<Constant>(Op0))
6367     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6368       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6369         return R;
6370
6371   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6372     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6373       return Res;
6374   return 0;
6375 }
6376
6377 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6378                                                BinaryOperator &I) {
6379   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6380
6381   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6382   // purpose is to compute bits we don't care about.
6383   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6384   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6385   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6386                            KnownZero, KnownOne))
6387     return &I;
6388   
6389   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6390   // of a signed value.
6391   //
6392   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6393     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6394       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6395     else {
6396       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6397       return &I;
6398     }
6399   }
6400   
6401   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6402   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6403     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6404       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6405         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6406                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6407   
6408   // Try to fold constant and into select arguments.
6409   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6410     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6411       return R;
6412   if (isa<PHINode>(Op0))
6413     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6414       return NV;
6415   
6416   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6417   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6418     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6419     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6420     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6421     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6422     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6423     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6424     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6425         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6426       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6427       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6428       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6429                                                 I.getName());
6430       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6431
6432       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6433       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6434       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6435       // other xforms later if dead.
6436       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6437       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6438       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6439       
6440       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6441       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6442       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6443       // mask as appropriate.
6444       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6445         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6446       else {
6447         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6448         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6449       }
6450
6451       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6452                                                    TI->getName());
6453       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6454
6455       // Return the value truncated to the interesting size.
6456       return new TruncInst(And, I.getType());
6457     }
6458   }
6459   
6460   if (Op0->hasOneUse()) {
6461     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6462       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6463       Value *V1, *V2;
6464       ConstantInt *CC;
6465       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6466         default: break;
6467         case Instruction::Add:
6468         case Instruction::And:
6469         case Instruction::Or:
6470         case Instruction::Xor: {
6471           // These operators commute.
6472           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6473           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6474               match(Op0BO->getOperand(1),
6475                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6476             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6477                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6478                                             Op0BO->getName());
6479             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6480             Instruction *X = 
6481               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6482                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6483             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6484             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6485             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6486                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6487           }
6488           
6489           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6490           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6491           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6492               match(Op0BOOp1, 
6493                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6494               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6495               V2 == Op1) {
6496             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6497                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6498                                                      Op0BO->getName());
6499             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6500             Instruction *XM =
6501               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6502                                         V1->getName()+".mask");
6503             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6504             
6505             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6506           }
6507         }
6508           
6509         // FALL THROUGH.
6510         case Instruction::Sub: {
6511           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6512           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6513               match(Op0BO->getOperand(0),
6514                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6515             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6516                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6517                                                      Op0BO->getName());
6518             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6519             Instruction *X =
6520               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6521                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6522             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6523             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6524             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6525                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6526           }
6527           
6528           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6529           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6530               match(Op0BO->getOperand(0),
6531                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6532                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6533               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6534                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6535             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6536                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6537                                                      Op0BO->getName());
6538             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6539             Instruction *XM =
6540               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6541                                         V1->getName()+".mask");
6542             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6543             
6544             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6545           }
6546           
6547           break;
6548         }
6549       }
6550       
6551       
6552       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6553       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6554       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6555         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6556         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6557         
6558         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6559           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6560           case Instruction::Add:
6561             isValid = isLeftShift;
6562             break;
6563           case Instruction::Or:
6564           case Instruction::Xor:
6565             highBitSet = false;
6566             break;
6567           case Instruction::And:
6568             highBitSet = true;
6569             break;
6570         }
6571         
6572         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6573         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6574         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6575         // the constant which would cause it to be modified for this
6576         // operation.
6577         //
6578         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6579           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6580         
6581         if (isValid) {
6582           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6583           
6584           Instruction *NewShift =
6585             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6586           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6587           NewShift->takeName(Op0BO);
6588           
6589           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6590                                         NewRHS);
6591         }
6592       }
6593     }
6594   }
6595   
6596   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6597   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6598   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6599     ShiftOp = 0;
6600   
6601   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6602     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6603     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6604     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6605     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6606     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6607     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6608     
6609     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6610     if (AmtSum > TypeBits)
6611       AmtSum = TypeBits;
6612     
6613     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6614     
6615     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6616     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6617       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
6618                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6619     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6620                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6621       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6622       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6623     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6624                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6625       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6626       Instruction *Shift =
6627         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6628       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6629
6630       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6631       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6632     }
6633     
6634     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6635     // right.  See if the amounts are equal.
6636     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6637       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6638       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6639         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6640         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6641       }
6642       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6643       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6644         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6645         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6646       }
6647       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6648       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6649       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6650       // generators.
6651       const Type *SExtType = 0;
6652       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6653       case 1  :
6654       case 8  :
6655       case 16 :
6656       case 32 :
6657       case 64 :
6658       case 128:
6659         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6660         break;
6661       default: break;
6662       }
6663       if (SExtType) {
6664         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6665         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6666         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6667       }
6668       // Otherwise, we can't handle it yet.
6669     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6670       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6671       
6672       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6673       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6674         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6675                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6676         Instruction *Shift =
6677           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6678         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6679         
6680         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6681         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6682       }
6683       
6684       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6685       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6686         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6687         Instruction *Shift =
6688           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6689         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6690         
6691         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6692         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6693       }
6694       
6695       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6696     } else {
6697       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6698       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6699
6700       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6701       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6702         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6703                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6704         Instruction *Shift =
6705           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6706                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6707         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6708         
6709         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6710         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6711       }
6712       
6713       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6714       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6715         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6716         Instruction *Shift =
6717           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6718         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6719         
6720         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6721         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6722       }
6723       
6724       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6725     }
6726   }
6727   return 0;
6728 }
6729
6730
6731 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6732 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6733 /// X*Scale+Offset.
6734 ///
6735 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6736                                         int &Offset) {
6737   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6738   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6739     Offset = CI->getZExtValue();
6740     Scale  = 0;
6741     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6742   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6743     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6744       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6745         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6746         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6747         Offset = 0;
6748         return I->getOperand(0);
6749       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6750         // This value is scaled by 'RHS'.
6751         Scale = RHS->getZExtValue();
6752         Offset = 0;
6753         return I->getOperand(0);
6754       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6755         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6756         // where C1 is divisible by C2.
6757         unsigned SubScale;
6758         Value *SubVal = 
6759           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6760         Offset += RHS->getZExtValue();
6761         Scale = SubScale;
6762         return SubVal;
6763       }
6764     }
6765   }
6766
6767   // Otherwise, we can't look past this.
6768   Scale = 1;
6769   Offset = 0;
6770   return Val;
6771 }
6772
6773
6774 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6775 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6776 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6777                                                    AllocationInst &AI) {
6778   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6779   
6780   // Remove any uses of AI that are dead.
6781   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6782   
6783   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6784     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6785     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6786       while (UI != E && *UI == User)
6787         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6788       
6789       ++NumDeadInst;
6790       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6791       EraseInstFromFunction(*User);
6792     }
6793   }
6794   
6795   // Get the type really allocated and the type casted to.
6796   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6797   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6798   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6799
6800   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6801   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6802   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6803
6804   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6805   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6806   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6807   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6808
6809   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6810   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6811   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6812
6813   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6814   // size argument.
6815   unsigned ArraySizeScale;
6816   int ArrayOffset;
6817   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6818     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6819  
6820   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6821   // do the xform.
6822   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6823       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6824
6825   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6826   Value *Amt = 0;
6827   if (Scale == 1) {
6828     Amt = NumElements;
6829   } else {
6830     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6831     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6832     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6833       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6834     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6835     else if (Scale != 1) {
6836       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
6837       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6838     }
6839   }
6840   
6841   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6842     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6843     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
6844     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6845   }
6846   
6847   AllocationInst *New;
6848   if (isa<MallocInst>(AI))
6849     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6850   else
6851     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6852   InsertNewInstBefore(New, AI);
6853   New->takeName(&AI);
6854   
6855   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6856   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6857   // die soon.
6858   if (!AI.hasOneUse()) {
6859     AddUsesToWorkList(AI);
6860     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6861     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6862     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6863     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6864     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6865   }
6866   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6867 }
6868
6869 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6870 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6871 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6872 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6873 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6874 ///
6875 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6876 /// extension operation if Ty is larger.
6877 ///
6878 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
6879 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
6880 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
6881 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
6882 /// efficiently truncated.
6883 ///
6884 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
6885 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
6886 /// the final result.
6887 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6888                                               unsigned CastOpc,
6889                                               int &NumCastsRemoved) {
6890   // We can always evaluate constants in another type.
6891   if (isa<ConstantInt>(V))
6892     return true;
6893   
6894   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6895   if (!I) return false;
6896   
6897   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6898   
6899   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6900   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6901     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6902     // it, and this will remove a cast overall.
6903     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6904       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6905       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6906       // casts first.
6907       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
6908         ++NumCastsRemoved;
6909       return true;
6910     }
6911   }
6912
6913   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6914   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6915   if (!I->hasOneUse()) return false;
6916
6917   switch (I->getOpcode()) {
6918   case Instruction::Add:
6919   case Instruction::Sub:
6920   case Instruction::And:
6921   case Instruction::Or:
6922   case Instruction::Xor:
6923     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6924     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6925                                       NumCastsRemoved) &&
6926            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6927                                       NumCastsRemoved);
6928
6929   case Instruction::Mul:
6930     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
6931     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
6932            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6933                                       NumCastsRemoved) &&
6934            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6935                                       NumCastsRemoved);
6936
6937   case Instruction::Shl:
6938     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6939     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6940     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6941       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6942       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6943           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6944         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6945                                           NumCastsRemoved);
6946     }
6947     break;
6948   case Instruction::LShr:
6949     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6950     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6951     // already zeros.
6952     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6953       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6954       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6955       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6956           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6957             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6958           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6959         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6960                                           NumCastsRemoved);
6961       }
6962     }
6963     break;
6964   case Instruction::ZExt:
6965   case Instruction::SExt:
6966   case Instruction::Trunc:
6967     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6968     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6969     // of casts in the input.
6970     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6971       return true;
6972     break;
6973       
6974   case Instruction::PHI: {
6975     // We can change a phi if we can change all operands.
6976     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
6977     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
6978       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
6979                                       NumCastsRemoved))
6980         return false;
6981     return true;
6982   }
6983   default:
6984     // TODO: Can handle more cases here.
6985     break;
6986   }
6987   
6988   return false;
6989 }
6990
6991 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6992 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6993 /// evaluate the expression.
6994 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6995                                              bool isSigned) {
6996   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6997     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6998
6999   // Otherwise, it must be an instruction.
7000   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7001   Instruction *Res = 0;
7002   switch (I->getOpcode()) {
7003   case Instruction::Add:
7004   case Instruction::Sub:
7005   case Instruction::Mul:
7006   case Instruction::And:
7007   case Instruction::Or:
7008   case Instruction::Xor:
7009   case Instruction::AShr:
7010   case Instruction::LShr:
7011   case Instruction::Shl: {
7012     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7013     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7014     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7015                                  LHS, RHS);
7016     break;
7017   }    
7018   case Instruction::Trunc:
7019   case Instruction::ZExt:
7020   case Instruction::SExt:
7021     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7022     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7023     // new.
7024     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7025       return I->getOperand(0);
7026     
7027     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7028     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7029                            Ty);
7030     break;
7031   case Instruction::PHI: {
7032     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7033     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7034     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7035       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7036       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7037     }
7038     Res = NPN;
7039     break;
7040   }
7041   default: 
7042     // TODO: Can handle more cases here.
7043     assert(0 && "Unreachable!");
7044     break;
7045   }
7046   
7047   Res->takeName(I);
7048   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7049 }
7050
7051 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7052 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7053   Value *Src = CI.getOperand(0);
7054
7055   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7056   // eliminate it now.
7057   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7058     if (Instruction::CastOps opc = 
7059         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7060       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7061       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7062       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7063     }
7064   }
7065
7066   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7067   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7068     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7069       return NV;
7070
7071   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7072   if (isa<PHINode>(Src))
7073     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7074       return NV;
7075   
7076   return 0;
7077 }
7078
7079 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7080 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7081   Value *Src = CI.getOperand(0);
7082   
7083   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7084     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7085     // this into a cast of the original pointer!
7086     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7087       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7088       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7089       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7090       AddToWorkList(GEP);
7091       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7092       return &CI;
7093     }
7094     
7095     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7096     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7097     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7098     // non-type-safe code.
7099     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7100       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7101         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7102         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7103         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7104         
7105         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7106         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7107         const Type *GEPIdxTy =
7108           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7109         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7110           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7111           
7112           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7113           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7114           // is something like [0 x {int, int}]
7115           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7116           int64_t FirstIdx = 0;
7117           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7118             FirstIdx = Offset/TySize;
7119             Offset %= TySize;
7120           
7121             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7122             if (Offset < 0) {
7123               --FirstIdx;
7124               Offset += TySize;
7125               assert(Offset >= 0);
7126             }
7127             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7128           }
7129           
7130           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7131
7132           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7133           while (Offset) {
7134             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7135               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7136               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7137                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7138                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7139               
7140                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7141                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7142               } else {
7143                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7144                 Offset = 0;
7145                 OrigBase = 0;
7146               }
7147             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7148               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7149               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7150                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7151                 Offset %= EltSize;
7152               } else {
7153                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7154               }
7155               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7156             } else {
7157               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7158               Offset = 0;
7159               OrigBase = 0;
7160             }
7161           }
7162           if (OrigBase) {
7163             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7164             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7165             // two.
7166             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7167                                                           NewIndices.begin(),
7168                                                           NewIndices.end(), "");
7169             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7170             NGEP->takeName(GEP);
7171             
7172             if (isa<BitCastInst>(CI))
7173               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7174             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7175             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7176           }
7177         }
7178       }      
7179     }
7180   }
7181     
7182   return commonCastTransforms(CI);
7183 }
7184
7185
7186
7187 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7188 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7189 /// cases.
7190 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7191 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7192   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7193     return Result;
7194
7195   Value *Src = CI.getOperand(0);
7196   const Type *SrcTy = Src->getType();
7197   const Type *DestTy = CI.getType();
7198   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7199   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7200
7201   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7202   // purpose is to compute bits we don't care about.
7203   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7204   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7205                            KnownZero, KnownOne))
7206     return &CI;
7207
7208   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7209   // can't do anything more. 
7210   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7211   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7212     return 0;
7213
7214   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7215   int NumCastsRemoved = 0;
7216   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7217       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7218                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7219     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7220     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7221     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7222     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7223     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7224     // require that two casts have been eliminated.
7225     bool DoXForm;
7226     switch (CI.getOpcode()) {
7227     default:
7228       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7229       // get here because of the check above.
7230       assert(0 && "Unknown cast type");
7231     case Instruction::Trunc:
7232       DoXForm = true;
7233       break;
7234     case Instruction::ZExt:
7235       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7236       break;
7237     case Instruction::SExt:
7238       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7239       break;
7240     }
7241     
7242     if (DoXForm) {
7243       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7244                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7245       assert(Res->getType() == DestTy);
7246       switch (CI.getOpcode()) {
7247       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7248       case Instruction::Trunc:
7249       case Instruction::BitCast:
7250         // Just replace this cast with the result.
7251         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7252       case Instruction::ZExt: {
7253         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7254         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7255         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7256                                                             SrcBitSize));
7257         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7258       }
7259       case Instruction::SExt:
7260         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7261         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7262             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7263                              CI), DestTy);
7264       }
7265     }
7266   }
7267   
7268   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7269   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7270
7271   switch (SrcI->getOpcode()) {
7272   case Instruction::Add:
7273   case Instruction::Mul:
7274   case Instruction::And:
7275   case Instruction::Or:
7276   case Instruction::Xor:
7277     // If we are discarding information, rewrite.
7278     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7279       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7280       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7281       // only be converting signedness, which is a noop.
7282       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7283           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7284           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7285         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7286         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7287         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7288         return BinaryOperator::Create(
7289             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7290       }
7291     }
7292
7293     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7294     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7295         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7296         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7297         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7298       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7299       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7300     }
7301     break;
7302   case Instruction::SDiv:
7303   case Instruction::UDiv:
7304   case Instruction::SRem:
7305   case Instruction::URem:
7306     // If we are just changing the sign, rewrite.
7307     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7308       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7309       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7310       // only be converting signedness, which is a noop.
7311       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7312           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7313         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7314                                               Op0, DestTy, SrcI);
7315         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7316                                               Op1, DestTy, SrcI);
7317         return BinaryOperator::Create(
7318           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7319       }
7320     }
7321     break;
7322
7323   case Instruction::Shl:
7324     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7325     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7326     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7327     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7328     // in the value.
7329     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7330         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7331       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7332           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7333       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7334       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7335       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7336     }
7337     break;
7338   case Instruction::AShr:
7339     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7340     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7341     // simplifications.
7342     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7343         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7344       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7345       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7346         // Insert the new logical shift right.
7347         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7348       }
7349     }
7350     break;
7351   }
7352   return 0;
7353 }
7354
7355 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7356   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7357     return Result;
7358   
7359   Value *Src = CI.getOperand(0);
7360   const Type *Ty = CI.getType();
7361   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7362   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7363   
7364   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7365     switch (SrcI->getOpcode()) {
7366     default: break;
7367     case Instruction::LShr:
7368       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7369       // are already zeros.
7370       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7371         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7372         
7373         // Get a mask for the bits shifting in.
7374         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7375         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7376         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7377           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7378             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7379
7380           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7381           // shift.
7382           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7383           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7384                                        Ty, CI);
7385           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7386         }
7387       } else {     // This is a variable shr.
7388         
7389         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7390         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7391         // loop-invariant and CSE'd.
7392         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7393           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7394
7395           Value *V = InsertNewInstBefore(
7396               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7397                                      "tmp"), CI);
7398           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7399                                                             SrcI->getOperand(0),
7400                                                             "tmp"), CI);
7401           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7402           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7403         }
7404       }
7405       break;
7406     }
7407   }
7408   
7409   return 0;
7410 }
7411
7412 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7413 /// in order to eliminate the icmp.
7414 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7415                                              bool DoXform) {
7416   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7417   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7418   // cast to integer to avoid the comparison.
7419   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7420     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7421       
7422     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7423     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7424     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7425         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7426       if (!DoXform) return ICI;
7427
7428       Value *In = ICI->getOperand(0);
7429       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7430                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7431       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7432                                                         In->getName()+".lobit"),
7433                                CI);
7434       if (In->getType() != CI.getType())
7435         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7436                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7437
7438       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7439         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7440         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7441                                                          In->getName()+".not"),
7442                                  CI);
7443       }
7444
7445       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7446     }
7447       
7448       
7449       
7450     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7451     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7452     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7453     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7454     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7455     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7456     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7457     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7458     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7459         // This only works for EQ and NE
7460         ICI->isEquality()) {
7461       // If Op1C some other power of two, convert:
7462       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7463       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7464       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7465       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7466         
7467       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7468       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7469         if (!DoXform) return ICI;
7470
7471         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7472         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7473           // (X&4) == 2 --> false
7474           // (X&4) != 2 --> true
7475           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7476           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7477           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7478         }
7479           
7480         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7481         Value *In = ICI->getOperand(0);
7482         if (ShiftAmt) {
7483           // Perform a logical shr by shiftamt.
7484           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7485           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7486                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7487                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7488         }
7489           
7490         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7491           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7492           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
7493           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7494         }
7495           
7496         if (CI.getType() == In->getType())
7497           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7498         else
7499           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7500       }
7501     }
7502   }
7503
7504   return 0;
7505 }
7506
7507 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7508   // If one of the common conversion will work ..
7509   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7510     return Result;
7511
7512   Value *Src = CI.getOperand(0);
7513
7514   // If this is a cast of a cast
7515   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7516     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7517     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7518     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7519     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7520       // Get the sizes of the types involved
7521       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7522       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7523       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7524       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7525       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7526       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7527         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7528         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7529         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7530         Instruction *And = 
7531           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7532         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7533         if (And->getType() != CI.getType()) {
7534           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7535           InsertNewInstBefore(And, CI);
7536           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7537         }
7538         return And;
7539       }
7540     }
7541   }
7542
7543   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
7544     return transformZExtICmp(ICI, CI);
7545
7546   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
7547   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
7548     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
7549     // of the (zext icmp) will be transformed.
7550     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
7551     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
7552     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
7553         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
7554          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
7555       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
7556       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
7557       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
7558     }
7559   }
7560
7561   return 0;
7562 }
7563
7564 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7565   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7566     return I;
7567   
7568   Value *Src = CI.getOperand(0);
7569   
7570   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7571   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7572   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7573     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7574     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7575     // cast to integer to avoid the comparison.
7576     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7577       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7578       
7579       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7580       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7581       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7582           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7583         Value *In = ICI->getOperand(0);
7584         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7585                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7586         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
7587                                                         In->getName()+".lobit"),
7588                                  CI);
7589         if (In->getType() != CI.getType())
7590           In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7591                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7592         
7593         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7594           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
7595                                      In->getName()+".not"), CI);
7596         
7597         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7598       }
7599     }
7600   }
7601
7602   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
7603   // eliminate the trunc/sext pair.
7604   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
7605     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
7606     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
7607     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7608     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
7609     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
7610
7611     if (OpBits == DestBits) {
7612       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
7613       // bits, it is already ready.
7614       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
7615         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
7616     } else if (OpBits < DestBits) {
7617       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
7618       // bits, just sext from i32.
7619       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7620         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7621     } else {
7622       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
7623       // bits, just truncate to i32.
7624       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7625         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7626     }
7627   }
7628       
7629   return 0;
7630 }
7631
7632 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7633 /// in the specified FP type without changing its value.
7634 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
7635   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7636   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
7637     return ConstantFP::get(F);
7638   return 0;
7639 }
7640
7641 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7642 /// through it until we get the source value.
7643 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7644   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7645     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7646       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7647   
7648   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7649   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7650   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7651   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7652     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
7653       return V;  // No constant folding of this.
7654     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7655     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
7656       return V;
7657     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
7658       return V;  // Won't shrink.
7659     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
7660       return V;
7661     // Don't try to shrink to various long double types.
7662   }
7663   
7664   return V;
7665 }
7666
7667 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7668   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7669     return I;
7670   
7671   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7672   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7673   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
7674   // many builtins (sqrt, etc).
7675   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7676   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7677     switch (OpI->getOpcode()) {
7678     default: break;
7679     case Instruction::Add:
7680     case Instruction::Sub:
7681     case Instruction::Mul:
7682     case Instruction::FDiv:
7683     case Instruction::FRem:
7684       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7685       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7686       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7687       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
7688           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7689         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7690         // If the source types were both smaller than the destination type of
7691         // the cast, do this xform.
7692         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
7693             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
7694           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
7695                                       CI.getType(), CI);
7696           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
7697                                       CI.getType(), CI);
7698           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7699         }
7700       }
7701       break;  
7702     }
7703   }
7704   return 0;
7705 }
7706
7707 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7708   return commonCastTransforms(CI);
7709 }
7710
7711 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
7712   // fptoui(uitofp(X)) --> X  if the intermediate type has enough bits in its
7713   // mantissa to accurately represent all values of X.  For example, do not
7714   // do this with i64->float->i64.
7715   if (UIToFPInst *SrcI = dyn_cast<UIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
7716     if (SrcI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7717         (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
7718                     SrcI->getType()->getFPMantissaWidth())
7719       return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI->getOperand(0));
7720
7721   return commonCastTransforms(FI);
7722 }
7723
7724 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
7725   // fptosi(sitofp(X)) --> X  if the intermediate type has enough bits in its
7726   // mantissa to accurately represent all values of X.  For example, do not
7727   // do this with i64->float->i64.
7728   if (SIToFPInst *SrcI = dyn_cast<SIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
7729     if (SrcI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7730         (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
7731                     SrcI->getType()->getFPMantissaWidth())
7732       return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI->getOperand(0));
7733   
7734   return commonCastTransforms(FI);
7735 }
7736
7737 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7738   return commonCastTransforms(CI);
7739 }
7740
7741 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7742   return commonCastTransforms(CI);
7743 }
7744
7745 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7746   return commonPointerCastTransforms(CI);
7747 }
7748
7749 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7750   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7751     return I;
7752   
7753   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7754   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7755
7756   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7757   ConstantInt *Cst;
7758   Value *X;
7759   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7760                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7761     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7762     // is a single-index GEP.
7763     if (X->getType() == CI.getType()) {
7764       // Get the size of the pointee type.
7765       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7766
7767       // Convert the constant to intptr type.
7768       APInt Offset = Cst->getValue();
7769       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7770
7771       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7772       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7773         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7774         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
7775       }
7776     }
7777     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7778     // struct etc.
7779   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7780              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7781     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7782     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7783     
7784     // Get the size of the pointee type.
7785     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7786     
7787     // Convert the constant to intptr type.
7788     APInt Offset = Cst->getValue();
7789     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7790     
7791     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7792     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7793       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7794       
7795       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7796                                                             "tmp"), CI);
7797       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7798     }
7799   }
7800   return 0;
7801 }
7802
7803 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7804   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7805   // otherwise just apply the common ones.
7806   Value *Src = CI.getOperand(0);
7807   const Type *SrcTy = Src->getType();
7808   const Type *DestTy = CI.getType();
7809
7810   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7811     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7812       return Result;
7813   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7814     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7815       return I;
7816   } else {
7817     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7818       return Result;
7819   }
7820
7821
7822   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7823   // be replaced by the operand.
7824   if (DestTy == Src->getType())
7825     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7826
7827   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7828     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7829     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7830     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7831     
7832     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
7833     // required for changing types.
7834     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
7835       return 0;
7836     
7837     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7838     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7839     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7840       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7841         return V;
7842     
7843     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7844     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7845     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7846     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7847     unsigned NumZeros = 0;
7848     while (SrcElTy != DstElTy && 
7849            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7850            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7851       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7852       ++NumZeros;
7853     }
7854
7855     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7856     if (SrcElTy == DstElTy) {
7857       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7858       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7859                                        ((Instruction*) NULL));
7860     }
7861   }
7862
7863   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7864     if (SVI->hasOneUse()) {
7865       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7866       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7867       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7868           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7869                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7870         CastInst *Tmp;
7871         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7872         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7873         // us to eliminate at least one cast.
7874         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7875              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7876             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7877              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7878           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7879                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7880           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7881                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7882           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7883           // know the vector types match #elts.
7884           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7885         }
7886       }
7887     }
7888   }
7889   return 0;
7890 }
7891
7892 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7893 ///   %C = or %A, %B
7894 ///   %D = select %cond, %C, %A
7895 /// into:
7896 ///   %C = select %cond, %B, 0
7897 ///   %D = or %A, %C
7898 ///
7899 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7900 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7901 /// equal the other incoming value of the select.
7902 ///
7903 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7904   switch (I->getOpcode()) {
7905   case Instruction::Add:
7906   case Instruction::Mul:
7907   case Instruction::And:
7908   case Instruction::Or:
7909   case Instruction::Xor:
7910     return 3;              // Can fold through either operand.
7911   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7912   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7913   case Instruction::LShr:
7914   case Instruction::AShr:
7915     return 1;
7916   default:
7917     return 0;              // Cannot fold
7918   }
7919 }
7920
7921 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7922 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7923 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7924   switch (I->getOpcode()) {
7925   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7926   case Instruction::Add:
7927   case Instruction::Sub:
7928   case Instruction::Or:
7929   case Instruction::Xor:
7930   case Instruction::Shl:
7931   case Instruction::LShr:
7932   case Instruction::AShr:
7933     return Constant::getNullValue(I->getType());
7934   case Instruction::And:
7935     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7936   case Instruction::Mul:
7937     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7938   }
7939 }
7940
7941 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7942 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7943 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7944                                           Instruction *FI) {
7945   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7946     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7947     // merge.
7948     if (TI->isCast()) {
7949       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7950         return 0;
7951     } else {
7952       return 0;  // unknown unary op.
7953     }
7954
7955     // Fold this by inserting a select from the input values.
7956     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7957                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7958     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7959     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7960                             TI->getType());
7961   }
7962
7963   // Only handle binary operators here.
7964   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7965     return 0;
7966
7967   // Figure out if the operations have any operands in common.
7968   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7969   bool MatchIsOpZero;
7970   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7971     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7972     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7973     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7974     MatchIsOpZero = true;
7975   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7976     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7977     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7978     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7979     MatchIsOpZero = false;
7980   } else if (!TI->isCommutative()) {
7981     return 0;
7982   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7983     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7984     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7985     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7986     MatchIsOpZero = true;
7987   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7988     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7989     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7990     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7991     MatchIsOpZero = true;
7992   } else {
7993     return 0;
7994   }
7995
7996   // If we reach here, they do have operations in common.
7997   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
7998                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
7999   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8000
8001   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8002     if (MatchIsOpZero)
8003       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8004     else
8005       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8006   }
8007   assert(0 && "Shouldn't get here");
8008   return 0;
8009 }
8010
8011 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8012   Value *CondVal = SI.getCondition();
8013   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8014   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8015
8016   // select true, X, Y  -> X
8017   // select false, X, Y -> Y
8018   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8019     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8020
8021   // select C, X, X -> X
8022   if (TrueVal == FalseVal)
8023     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8024
8025   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8026     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8027   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8028     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8029   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8030     if (isa<Constant>(TrueVal))
8031       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8032     else
8033       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8034   }
8035
8036   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8037     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8038       if (C->getZExtValue()) {
8039         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8040         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8041       } else {
8042         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8043         Value *NotCond =
8044           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8045                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8046         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8047       }
8048     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8049       if (C->getZExtValue() == false) {
8050         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8051         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8052       } else {
8053         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8054         Value *NotCond =
8055           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8056                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8057         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8058       }
8059     }
8060     
8061     // select a, b, a  -> a&b
8062     // select a, a, b  -> a|b
8063     if (CondVal == TrueVal)
8064       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8065     else if (CondVal == FalseVal)
8066       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8067   }
8068
8069   // Selecting between two integer constants?
8070   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8071     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8072       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8073       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8074         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8075       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8076         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8077         Value *NotCond =
8078           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8079                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8080         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8081       }
8082       
8083       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8084
8085       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8086
8087         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8088         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8089           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8090             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8091               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8092               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8093               Value *X = IC->getOperand(0);
8094               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8095               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8096               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8097                                                         ShAmt, "ones");
8098               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8099               
8100               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8101               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8102               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8103               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8104               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8105               if (SRASize < SISize)
8106                 opc = Instruction::SExt;
8107               else if (SRASize > SISize)
8108                 opc = Instruction::Trunc;
8109               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8110             }
8111           }
8112
8113
8114         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8115         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8116         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8117         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8118         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8119           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8120               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8121             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8122               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8123                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8124                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8125                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8126                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8127                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8128                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8129                 // true or false val is the zero.
8130                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8131                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8132                 Value *V = ICA;
8133                 if (ShouldNotVal)
8134                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8135                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8136                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8137               }
8138       }
8139     }
8140
8141   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8142   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8143     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8144       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8145       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8146         // This is not safe in general for floating point:  
8147         // consider X== -0, Y== +0.
8148         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8149         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8150         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8151               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8152             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8153              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8154         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8155       }
8156       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8157       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8158         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8159       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8160
8161     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8162       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8163       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8164         // This is not safe in general for floating point:  
8165         // consider X== -0, Y== +0.
8166         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8167         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8168         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8169               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8170             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8171              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8172           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8173       }
8174       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8175       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8176         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8177       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8178     }
8179   }
8180
8181   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8182   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
8183     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
8184       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8185       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8186         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8187       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8188       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8189         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8190       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8191
8192     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
8193       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8194       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8195         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8196       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8197       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8198         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8199       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8200     }
8201   }
8202
8203   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8204     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8205       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8206         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8207
8208         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8209         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8210           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8211             return IV;
8212
8213         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8214         // even legal for FP.
8215         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8216             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8217           AddOp = FI; SubOp = TI;
8218         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8219                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8220           AddOp = TI; SubOp = FI;
8221         }
8222
8223         if (AddOp) {
8224           Value *OtherAddOp = 0;
8225           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8226             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8227           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8228             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8229           }
8230
8231           if (OtherAddOp) {
8232             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8233             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8234             Value *NegVal;  // Compute -Z
8235             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8236               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8237             } else {
8238               NegVal = InsertNewInstBefore(
8239                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8240             }
8241
8242             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8243             Value *NewFalseOp = NegVal;
8244             if (AddOp != TI)
8245               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8246             Instruction *NewSel =
8247               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8248                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8249
8250             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8251             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8252           }
8253         }
8254       }
8255
8256   // See if we can fold the select into one of our operands.
8257   if (SI.getType()->isInteger()) {
8258     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8259     // transformation we are doing here.
8260     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8261       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8262           !isa<Constant>(FalseVal))
8263         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8264           unsigned OpToFold = 0;
8265           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8266             OpToFold = 1;
8267           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8268             OpToFold = 2;
8269           }
8270
8271           if (OpToFold) {
8272             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8273             Instruction *NewSel =
8274               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8275                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8276             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8277             NewSel->takeName(TVI);
8278             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8279               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8280             else {
8281               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8282             }
8283           }
8284         }
8285
8286     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8287       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8288           !isa<Constant>(TrueVal))
8289         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8290           unsigned OpToFold = 0;
8291           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8292             OpToFold = 1;
8293           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8294             OpToFold = 2;
8295           }
8296
8297           if (OpToFold) {
8298             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8299             Instruction *NewSel =
8300               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8301                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8302             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8303             NewSel->takeName(FVI);
8304             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8305               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8306             else
8307               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8308           }
8309         }
8310   }
8311
8312   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8313     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8314     SI.setOperand(1, FalseVal);
8315     SI.setOperand(2, TrueVal);
8316     return &SI;
8317   }
8318
8319   return 0;
8320 }
8321
8322 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8323 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8324 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8325 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8326 /// their preferred alignment from the beginning.
8327 ///
8328 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8329                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8330
8331   User *U = dyn_cast<User>(V);
8332   if (!U) return Align;
8333
8334   switch (getOpcode(U)) {
8335   default: break;
8336   case Instruction::BitCast:
8337     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8338   case Instruction::GetElementPtr: {
8339     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8340     bool AllZeroOperands = true;
8341     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8342       if (!isa<Constant>(*i) ||
8343           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8344         AllZeroOperands = false;
8345         break;
8346       }
8347
8348     if (AllZeroOperands) {
8349       // Treat this like a bitcast.
8350       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8351     }
8352     break;
8353   }
8354   }
8355
8356   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8357     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8358     // of the global.
8359     if (!GV->isDeclaration()) {
8360       GV->setAlignment(PrefAlign);
8361       Align = PrefAlign;
8362     }
8363   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8364     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8365     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8366     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8367       AI->setAlignment(PrefAlign);
8368       Align = PrefAlign;
8369     }
8370   }
8371
8372   return Align;
8373 }
8374
8375 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8376 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8377 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8378 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8379 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8380                                                   unsigned PrefAlign) {
8381   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8382                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8383   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8384   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8385   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8386   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8387   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8388
8389   if (PrefAlign > Align)
8390     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
8391   
8392     // We don't need to make any adjustment.
8393   return Align;
8394 }
8395
8396 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8397   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
8398   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
8399   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8400   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8401
8402   if (CopyAlign < MinAlign) {
8403     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8404     return MI;
8405   }
8406   
8407   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8408   // load/store.
8409   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8410   if (MemOpLength == 0) return 0;
8411   
8412   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8413   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8414   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8415   // case.
8416   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8417   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
8418   
8419   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8420     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8421   
8422   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8423   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
8424   
8425   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8426   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8427   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8428   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8429   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8430   // integer datatype.
8431   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8432     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8433     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8434       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8435       // down through these levels if so.
8436       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
8437         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8438           if (STy->getNumElements() == 1)
8439             SrcETy = STy->getElementType(0);
8440           else
8441             break;
8442         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8443           if (ATy->getNumElements() == 1)
8444             SrcETy = ATy->getElementType();
8445           else
8446             break;
8447         } else
8448           break;
8449       }
8450       
8451       if (SrcETy->isSingleValueType())
8452         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8453     }
8454   }
8455   
8456   
8457   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8458   // infer, use it.
8459   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8460   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8461   
8462   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
8463   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
8464   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8465   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8466   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8467
8468   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8469   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8470   return MI;
8471 }
8472
8473 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
8474   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
8475   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
8476     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
8477     return MI;
8478   }
8479   
8480   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
8481   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
8482   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
8483   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
8484     return 0;
8485   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
8486   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8487   
8488   // If the length is zero, this is a no-op
8489   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
8490   
8491   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
8492   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
8493     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
8494     
8495     Value *Dest = MI->getDest();
8496     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
8497
8498     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
8499     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
8500     
8501     // Extract the fill value and store.
8502     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
8503     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
8504                                       Alignment), *MI);
8505     
8506     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8507     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
8508     return MI;
8509   }
8510
8511   return 0;
8512 }
8513
8514
8515 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
8516 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8517 /// the heavy lifting.
8518 ///
8519 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8520   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8521   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8522   
8523   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8524   // visitCallSite.
8525   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8526     bool Changed = false;
8527
8528     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8529     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8530       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8531
8532       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8533         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8534           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8535           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8536           // alignment is sufficient.
8537         }
8538     }
8539
8540     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8541     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8542     // into a call to memcpy.
8543     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8544       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8545         if (GVSrc->isConstant()) {
8546           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8547           Intrinsic::ID MemCpyID;
8548           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
8549             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
8550           else
8551             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
8552           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
8553           Changed = true;
8554         }
8555
8556       // memmove(x,x,size) -> noop.
8557       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
8558         return EraseInstFromFunction(CI);
8559     }
8560
8561     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
8562     // set, update the alignment.
8563     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
8564       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
8565         return I;
8566     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
8567       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
8568         return I;
8569     }
8570           
8571     if (Changed) return II;
8572   }
8573   
8574   switch (II->getIntrinsicID()) {
8575   default: break;
8576   case Intrinsic::bswap:
8577     // bswap(bswap(x)) -> x
8578     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
8579       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
8580         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
8581     break;
8582   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
8583   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
8584   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
8585   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
8586   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
8587     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
8588     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
8589     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8590       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
8591                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
8592                                        CI);
8593       return new LoadInst(Ptr);
8594     }
8595     break;
8596   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
8597   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
8598     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
8599     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
8600       const Type *OpPtrTy = 
8601         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
8602       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
8603       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
8604     }
8605     break;
8606   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
8607   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
8608   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
8609   case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
8610     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
8611     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8612       const Type *OpPtrTy = 
8613         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
8614       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
8615       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
8616     }
8617     break;
8618     
8619   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
8620     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
8621     // we can simplify the input based on that, do so now.
8622     uint64_t UndefElts;
8623     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
8624                                               UndefElts)) {
8625       II->setOperand(1, V);
8626       return II;
8627     }
8628     break;
8629   }
8630     
8631   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8632     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8633     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8634       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8635       
8636       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8637       bool AllEltsOk = true;
8638       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8639         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8640             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8641           AllEltsOk = false;
8642           break;
8643         }
8644       }
8645       
8646       if (AllEltsOk) {
8647         // Cast the input vectors to byte vectors.
8648         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8649         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8650         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8651         
8652         // Only extract each element once.
8653         Value *ExtractedElts[32];
8654         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8655         
8656         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8657           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8658             continue;
8659           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8660           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8661           
8662           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8663             Instruction *Elt = 
8664               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8665             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8666             ExtractedElts[Idx] = Elt;
8667           }
8668         
8669           // Insert this value into the result vector.
8670           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
8671                                              i, "tmp");
8672           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8673         }
8674         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8675       }
8676     }
8677     break;
8678
8679   case Intrinsic::stackrestore: {
8680     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8681     // happen when variable allocas are DCE'd.
8682     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8683       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8684         BasicBlock::iterator BI = SS;
8685         if (&*++BI == II)
8686           return EraseInstFromFunction(CI);
8687       }
8688     }
8689     
8690     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
8691     // same block without an intervening call/alloca.
8692     BasicBlock::iterator BI = II;
8693     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8694     bool CannotRemove = false;
8695     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8696       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
8697         CannotRemove = true;
8698         break;
8699       }
8700       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
8701         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
8702           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
8703           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
8704             return EraseInstFromFunction(CI);
8705           // Otherwise, ignore the intrinsic.
8706         } else {
8707           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
8708           // restore.
8709           CannotRemove = true;
8710           break;
8711         }
8712       }
8713     }
8714     
8715     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8716     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8717     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
8718       return EraseInstFromFunction(CI);
8719     break;
8720   }
8721   }
8722
8723   return visitCallSite(II);
8724 }
8725
8726 // InvokeInst simplification
8727 //
8728 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8729   return visitCallSite(&II);
8730 }
8731
8732 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
8733 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
8734 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
8735                                          const CastInst * const CI,
8736                                          const TargetData * const TD,
8737                                          const int ix) {
8738   if (!CI->isLosslessCast())
8739     return false;
8740
8741   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
8742   // can't change to a type with a different size.  If the size were
8743   // passed explicitly we could avoid this check.
8744   if (!CS.paramHasAttr(ix, ParamAttr::ByVal))
8745     return true;
8746
8747   const Type* SrcTy = 
8748             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
8749   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8750   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
8751     return false;
8752   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
8753     return false;
8754   return true;
8755 }
8756
8757 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8758 //
8759 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8760   bool Changed = false;
8761
8762   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8763   // to the arguments of the call/invoke.
8764   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8765
8766   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8767
8768   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8769     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8770       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8771       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8772       // be unreachable, as the call is undefined.
8773       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8774                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8775                                     OldCall);
8776       if (!OldCall->use_empty())
8777         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8778       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8779         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8780       return 0;
8781     }
8782
8783   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8784     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8785     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8786     // that we can't modify the CFG here.
8787     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8788                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8789                   CS.getInstruction());
8790
8791     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8792       CS.getInstruction()->
8793         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8794
8795     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8796       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8797       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8798                          ConstantInt::getTrue(), II);
8799     }
8800     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8801   }
8802
8803   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8804     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8805       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8806         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8807
8808   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8809   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8810   if (FTy->isVarArg()) {
8811     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
8812     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8813     // the call.
8814     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8815            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
8816       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
8817       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
8818         *I = CI->getOperand(0);
8819         Changed = true;
8820       }
8821     }
8822   }
8823
8824   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8825     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8826     CS.setDoesNotThrow();
8827     Changed = true;
8828   }
8829
8830   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8831 }
8832
8833 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8834 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8835 //
8836 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8837   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8838   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8839   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8840       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8841     return false;
8842   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8843   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8844   const PAListPtr &CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8845
8846   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8847   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8848   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8849   //
8850   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8851   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8852   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
8853
8854   if (isa<StructType>(NewRetTy))
8855     return false; // TODO: Handle multiple return values.
8856
8857   // Check to see if we are changing the return type...
8858   if (OldRetTy != NewRetTy) {
8859     if (Callee->isDeclaration() &&
8860         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
8861         // a pointer to an integer of the same size.
8862         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
8863           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
8864       return false;   // Cannot transform this return value.
8865
8866     if (!Caller->use_empty() &&
8867         // void -> non-void is handled specially
8868         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
8869       return false;   // Cannot transform this return value.
8870
8871     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
8872       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
8873       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(NewRetTy))
8874         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8875     }
8876
8877     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8878     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8879     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8880     // the critical edge).  Bail out in this case.
8881     if (!Caller->use_empty())
8882       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8883         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8884              UI != E; ++UI)
8885           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8886             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8887                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8888               return false;
8889   }
8890
8891   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8892   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8893
8894   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8895   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8896     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8897     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8898
8899     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8900       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8901
8902     if (CallerPAL.getParamAttrs(i + 1) & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8903       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8904
8905     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
8906     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
8907     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8908       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
8909        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
8910     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8911   }
8912
8913   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8914       Callee->isDeclaration())
8915     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
8916
8917   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
8918       !CallerPAL.isEmpty())
8919     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
8920     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
8921     // that are compatible with being a vararg call argument.
8922     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
8923       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
8924         break;
8925       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
8926       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
8927         return false;
8928     }
8929
8930   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8931   // inserting cast instructions as necessary...
8932   std::vector<Value*> Args;
8933   Args.reserve(NumActualArgs);
8934   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> attrVec;
8935   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
8936
8937   // Get any return attributes.
8938   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
8939
8940   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
8941   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
8942   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NewRetTy);
8943
8944   // Add the new return attributes.
8945   if (RAttrs)
8946     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
8947
8948   AI = CS.arg_begin();
8949   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8950     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8951     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8952       Args.push_back(*AI);
8953     } else {
8954       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8955           false, ParamTy, false);
8956       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8957       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8958     }
8959
8960     // Add any parameter attributes.
8961     if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
8962       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8963   }
8964
8965   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8966   // now...
8967   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8968     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8969
8970   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8971   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
8972     if (!FT->isVarArg()) {
8973       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8974            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8975     } else {
8976       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8977       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8978         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8979         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8980           // Must promote to pass through va_arg area!
8981           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8982                                                                 PTy, false);
8983           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8984           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8985           Args.push_back(Cast);
8986         } else {
8987           Args.push_back(*AI);
8988         }
8989
8990         // Add any parameter attributes.
8991         if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
8992           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8993       }
8994     }
8995   }
8996
8997   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
8998     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8999
9000   const PAListPtr &NewCallerPAL = PAListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9001
9002   Instruction *NC;
9003   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9004     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9005                             Args.begin(), Args.end(),
9006                             Caller->getName(), Caller);
9007     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9008     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9009   } else {
9010     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9011                           Caller->getName(), Caller);
9012     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9013     if (CI->isTailCall())
9014       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9015     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9016     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9017   }
9018
9019   // Insert a cast of the return type as necessary.
9020   Value *NV = NC;
9021   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9022     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9023       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9024                                                             OldRetTy, false);
9025       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9026
9027       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9028       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9029       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9030         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9031         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9032       } else {
9033         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9034         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9035       }
9036       AddUsersToWorkList(*Caller);
9037     } else {
9038       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9039     }
9040   }
9041
9042   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9043     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9044   Caller->eraseFromParent();
9045   RemoveFromWorkList(Caller);
9046   return true;
9047 }
9048
9049 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9050 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9051 //
9052 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9053   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9054   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9055   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9056   const PAListPtr &Attrs = CS.getParamAttrs();
9057
9058   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9059   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9060   if (Attrs.hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
9061     return 0;
9062
9063   IntrinsicInst *Tramp =
9064     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9065
9066   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9067   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9068   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9069
9070   const PAListPtr &NestAttrs = NestF->getParamAttrs();
9071   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9072     unsigned NestIdx = 1;
9073     const Type *NestTy = 0;
9074     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
9075
9076     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9077     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9078          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9079       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
9080         // Record the parameter type and any other attributes.
9081         NestTy = *I;
9082         NestAttr = NestAttrs.getParamAttrs(NestIdx);
9083         break;
9084       }
9085
9086     if (NestTy) {
9087       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9088       std::vector<Value*> NewArgs;
9089       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9090
9091       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> NewAttrs;
9092       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9093
9094       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9095       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9096
9097       // Add any function result attributes.
9098       if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(0))
9099         NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
9100
9101       {
9102         unsigned Idx = 1;
9103         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9104         do {
9105           if (Idx == NestIdx) {
9106             // Add the chain argument and attributes.
9107             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9108             if (NestVal->getType() != NestTy)
9109               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9110             NewArgs.push_back(NestVal);
9111             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9112           }
9113
9114           if (I == E)
9115             break;
9116
9117           // Add the original argument and attributes.
9118           NewArgs.push_back(*I);
9119           if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(Idx))
9120             NewAttrs.push_back
9121               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9122
9123           ++Idx, ++I;
9124         } while (1);
9125       }
9126
9127       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9128       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9129       // with the chain parameter inserted.
9130
9131       std::vector<const Type*> NewTypes;
9132       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9133
9134       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9135       // mean appending it.
9136       {
9137         unsigned Idx = 1;
9138         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9139           E = FTy->param_end();
9140
9141         do {
9142           if (Idx == NestIdx)
9143             // Add the chain's type.
9144             NewTypes.push_back(NestTy);
9145
9146           if (I == E)
9147             break;
9148
9149           // Add the original type.
9150           NewTypes.push_back(*I);
9151
9152           ++Idx, ++I;
9153         } while (1);
9154       }
9155
9156       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9157       // code sort out any function type mismatches.
9158       FunctionType *NewFTy =
9159         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9160       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9161         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9162       const PAListPtr &NewPAL = PAListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9163
9164       Instruction *NewCaller;
9165       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9166         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9167                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9168                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9169                                        Caller->getName(), Caller);
9170         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9171         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9172       } else {
9173         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9174                                      Caller->getName(), Caller);
9175         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9176           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9177         cast<CallInst>(NewCaller)->
9178           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9179         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9180       }
9181       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9182         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9183       Caller->eraseFromParent();
9184       RemoveFromWorkList(Caller);
9185       return 0;
9186     }
9187   }
9188
9189   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9190   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9191   // code sort out any function type mismatches.
9192   Constant *NewCallee =
9193     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9194   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9195   return CS.getInstruction();
9196 }
9197
9198 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9199 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9200 /// and a single binop.
9201 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9202   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9203   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9204          isa<CmpInst>(FirstInst));
9205   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9206   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9207   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9208     
9209   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9210   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9211   
9212   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9213   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9214   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9215     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9216     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9217         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9218         // types or GEP's with different index types.
9219         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9220         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9221       return 0;
9222
9223     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9224     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9225       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9226           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9227         return 0;
9228     
9229     // Keep track of which operand needs a phi node.
9230     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9231     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9232   }
9233   
9234   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9235
9236   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9237   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9238   // hide them behind a phi.
9239   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9240     return 0;
9241   
9242   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9243   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9244   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9245   if (LHSVal == 0) {
9246     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9247                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9248     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9249     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9250     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9251     LHSVal = NewLHS;
9252   }
9253   
9254   if (RHSVal == 0) {
9255     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9256                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9257     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9258     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9259     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9260     RHSVal = NewRHS;
9261   }
9262   
9263   // Add all operands to the new PHIs.
9264   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9265     if (NewLHS) {
9266       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9267       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9268     }
9269     if (NewRHS) {
9270       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9271       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9272     }
9273   }
9274     
9275   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9276     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9277   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9278     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9279                            RHSVal);
9280   else {
9281     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9282     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9283   }
9284 }
9285
9286 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9287 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9288 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9289 /// block it is in.
9290 ///
9291 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9292 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9293 /// to a register.
9294 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9295   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9296   
9297   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9298     if (BBI->mayWriteToMemory())
9299       return false;
9300   
9301   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9302   // profitable to do this xform.
9303   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9304     bool isAddressTaken = false;
9305     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9306          UI != E; ++UI) {
9307       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9308       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9309         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9310         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9311       }
9312       isAddressTaken = true;
9313       break;
9314     }
9315     
9316     if (!isAddressTaken)
9317       return false;
9318   }
9319   
9320   return true;
9321 }
9322
9323
9324 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9325 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9326 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9327 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9328   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9329
9330   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9331   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9332   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9333   // code size and simplifying code.
9334   Constant *ConstantOp = 0;
9335   const Type *CastSrcTy = 0;
9336   bool isVolatile = false;
9337   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9338     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9339   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9340     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9341     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9342     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9343     if (ConstantOp == 0)
9344       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9345   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9346     isVolatile = LI->isVolatile();
9347     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9348     // load and the PHI.
9349     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9350         !isSafeToSinkLoad(LI))
9351       return 0;
9352   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9353     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9354       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9355     // Can't handle general GEPs yet.
9356     return 0;
9357   } else {
9358     return 0;  // Cannot fold this operation.
9359   }
9360
9361   // Check to see if all arguments are the same operation.
9362   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9363     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
9364     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9365     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
9366       return 0;
9367     if (CastSrcTy) {
9368       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
9369         return 0;  // Cast operation must match.
9370     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9371       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
9372       // the load and the PHI.
9373       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
9374           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
9375           !isSafeToSinkLoad(LI))
9376         return 0;
9377       
9378       // If the PHI is volatile and its block has multiple successors, sinking
9379       // it would remove a load of the volatile value from the path through the
9380       // other successor.
9381       if (isVolatile &&
9382           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9383         return 0;
9384
9385       
9386     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
9387       return 0;
9388     }
9389   }
9390
9391   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
9392   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
9393   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
9394                                    PN.getName()+".in");
9395   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9396
9397   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
9398   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
9399
9400   // Add all operands to the new PHI.
9401   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9402     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9403     if (NewInVal != InVal)
9404       InVal = 0;
9405     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
9406   }
9407
9408   Value *PhiVal;
9409   if (InVal) {
9410     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
9411     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
9412     PhiVal = InVal;
9413     delete NewPN;
9414   } else {
9415     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
9416     PhiVal = NewPN;
9417   }
9418
9419   // Insert and return the new operation.
9420   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
9421     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
9422   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9423     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
9424   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9425     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
9426                            PhiVal, ConstantOp);
9427   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
9428   
9429   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
9430   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
9431   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
9432   if (isVolatile)
9433     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
9434       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
9435   
9436   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
9437 }
9438
9439 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
9440 /// that is dead.
9441 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
9442                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
9443   if (PN->use_empty()) return true;
9444   if (!PN->hasOneUse()) return false;
9445
9446   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
9447   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
9448     return true;
9449   
9450   // Don't scan crazily complex things.
9451   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
9452     return false;
9453
9454   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
9455     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
9456
9457   return false;
9458 }
9459
9460 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
9461 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
9462 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9463 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
9464                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
9465   // See if we already saw this PHI node.
9466   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
9467     return true;
9468   
9469   // Don't scan crazily complex things.
9470   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
9471     return false;
9472  
9473   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
9474   // the value.
9475   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9476     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
9477     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
9478       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9479         return false;
9480     } else if (Op != NonPhiInVal)
9481       return false;
9482   }
9483   
9484   return true;
9485 }
9486
9487
9488 // PHINode simplification
9489 //
9490 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
9491   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
9492   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
9493   
9494   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
9495     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
9496
9497   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
9498   // reducing code size.
9499   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
9500       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
9501     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
9502       return Result;
9503
9504   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
9505   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
9506   // PHI)... break the cycle.
9507   if (PN.hasOneUse()) {
9508     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
9509     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
9510       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
9511       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
9512       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
9513         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9514     }
9515    
9516     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
9517     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
9518     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
9519     // common case here is good because the only other things that catch this
9520     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
9521     // late.
9522     if (PHIUser->hasOneUse() &&
9523         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
9524         PHIUser->use_back() == &PN) {
9525       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9526     }
9527   }
9528
9529   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
9530   // same value, for example:
9531   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9532   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
9533   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
9534   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
9535   {
9536     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
9537     // Scan for the first non-phi operand.
9538     while (InValNo != NumOperandVals && 
9539            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
9540       ++InValNo;
9541
9542     if (InValNo != NumOperandVals) {
9543       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
9544       
9545       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
9546       // there is no need to recursively scan other phis.
9547       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
9548         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
9549         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
9550           break;
9551       }
9552       
9553       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
9554       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
9555       // the value.
9556       if (InValNo == NumOperandVals) {
9557         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
9558         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9559           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
9560       }
9561     }
9562   }
9563   return 0;
9564 }
9565
9566 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
9567                                    Instruction *InsertPoint,
9568                                    InstCombiner *IC) {
9569   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
9570   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9571   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
9572   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
9573   // used for address computation.
9574   Instruction::CastOps opcode = 
9575      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
9576       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
9577   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
9578 }
9579
9580
9581 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
9582   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
9583   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
9584   // If so, eliminate the noop.
9585   if (GEP.getNumOperands() == 1)
9586     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9587
9588   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
9589     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
9590
9591   bool HasZeroPointerIndex = false;
9592   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
9593     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
9594
9595   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
9596     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9597
9598   // Eliminate unneeded casts for indices.
9599   bool MadeChange = false;
9600   
9601   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
9602   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
9603        i != e; ++i, ++GTI) {
9604     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
9605       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
9606         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
9607             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
9608           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
9609           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
9610           // is a 32-bit pointer target.
9611           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
9612             MadeChange = true;
9613             *i = CI->getOperand(0);
9614           }
9615         }
9616       }
9617       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
9618       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
9619       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
9620       // obvious.
9621       Value *Op = *i;
9622       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
9623         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9624           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
9625           MadeChange = true;
9626         } else {
9627           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
9628                                 GEP);
9629           *i = Op;
9630           MadeChange = true;
9631         }
9632       }
9633     }
9634   }
9635   if (MadeChange) return &GEP;
9636
9637   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
9638   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
9639   // real input to the dest type.
9640   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
9641     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
9642       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
9643       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
9644       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
9645         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
9646         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
9647           if (I != BCI) {
9648             I->takeName(BCI);
9649             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
9650             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
9651           }
9652           return &GEP;
9653         }
9654       }
9655       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
9656     }
9657   }
9658   
9659   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
9660   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
9661   // getelementptr instructions into a single instruction.
9662   //
9663   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
9664   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
9665     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
9666
9667   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
9668     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
9669     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
9670     // avoids us creating a TON of code in some cases.
9671     //
9672     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
9673         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9674       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9675
9676     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9677
9678     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9679     bool EndsWithSequential = false;
9680     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9681            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9682       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9683
9684     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9685     if (EndsWithSequential) {
9686       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9687       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9688       //
9689       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9690       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9691         Sum = GO1;
9692       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9693         Sum = SO1;
9694       } else {
9695         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9696         // target's pointer size.
9697         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9698           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9699             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9700           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9701             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9702           } else {
9703             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9704             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9705               // Convert GO1 to SO1's type.
9706               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9707
9708             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9709               // Convert SO1 to GO1's type.
9710               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9711             } else {
9712               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9713               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9714               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9715             }
9716           }
9717         }
9718         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9719           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9720         else {
9721           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9722           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9723         }
9724       }
9725
9726       // Recycle the GEP we already have if possible.
9727       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9728         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9729         GEP.setOperand(1, Sum);
9730         return &GEP;
9731       } else {
9732         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9733                        SrcGEPOperands.end()-1);
9734         Indices.push_back(Sum);
9735         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9736       }
9737     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9738                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9739                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9740       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9741       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9742                      SrcGEPOperands.end());
9743       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9744     }
9745
9746     if (!Indices.empty())
9747       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9748                                        Indices.end(), GEP.getName());
9749
9750   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9751     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9752     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9753
9754     // Scan for nonconstants...
9755     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9756     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9757     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9758       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9759
9760     if (I == E) {  // If they are all constants...
9761       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9762                                                     &Indices[0],Indices.size());
9763
9764       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9765       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9766     }
9767   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9768     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9769       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9770     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9771       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9772       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9773       //
9774       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9775       //
9776       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9777       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9778       if (const ArrayType *XATy =
9779           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9780         if (const ArrayType *CATy =
9781             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9782           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9783             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9784             // to an array of the same type as the destination pointer
9785             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9786             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9787             GEP.setOperand(0, X);
9788             return &GEP;
9789           }
9790     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9791       // Transform things like:
9792       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9793       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9794       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9795       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9796       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9797           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9798           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9799         Value *Idx[2];
9800         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9801         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9802         Value *V = InsertNewInstBefore(
9803                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9804         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9805         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9806       }
9807       
9808       // Transform things like:
9809       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9810       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9811       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9812       
9813       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9814         uint64_t ArrayEltSize =
9815             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9816         
9817         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9818         // allow either a mul, shift, or constant here.
9819         Value *NewIdx = 0;
9820         ConstantInt *Scale = 0;
9821         if (ArrayEltSize == 1) {
9822           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9823           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9824         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9825           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9826           Scale = CI;
9827         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9828           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9829               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9830             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9831             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9832             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9833             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9834           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9835                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9836             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9837             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9838           }
9839         }
9840         
9841         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9842         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9843         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9844         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9845         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9846             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9847           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9848                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9849           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9850             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9851                                                        false /*ZExt*/);
9852             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
9853             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9854           }
9855
9856           // Insert the new GEP instruction.
9857           Value *Idx[2];
9858           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9859           Idx[1] = NewIdx;
9860           Instruction *NewGEP =
9861             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9862           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9863           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9864           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9865         }
9866       }
9867     }
9868   }
9869
9870   return 0;
9871 }
9872
9873 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9874   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9875   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
9876     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9877       const Type *NewTy = 
9878         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9879       AllocationInst *New = 0;
9880
9881       // Create and insert the replacement instruction...
9882       if (isa<MallocInst>(AI))
9883         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9884       else {
9885         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9886         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9887       }
9888
9889       InsertNewInstBefore(New, AI);
9890
9891       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9892       // allocas if possible...
9893       //
9894       BasicBlock::iterator It = New;
9895       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9896
9897       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9898       // insert our getelementptr instruction...
9899       //
9900       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9901       Value *Idx[2];
9902       Idx[0] = NullIdx;
9903       Idx[1] = NullIdx;
9904       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
9905                                            New->getName()+".sub", It);
9906
9907       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9908       // allocation.
9909       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9910     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9911       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9912     }
9913   }
9914
9915   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9916   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9917   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9918   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9919       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9920     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9921
9922   return 0;
9923 }
9924
9925 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9926   Value *Op = FI.getOperand(0);
9927
9928   // free undef -> unreachable.
9929   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9930     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9931     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9932                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9933     return EraseInstFromFunction(FI);
9934   }
9935   
9936   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9937   // when lots of inlining happens.
9938   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9939     return EraseInstFromFunction(FI);
9940   
9941   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9942   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9943     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9944     return &FI;
9945   }
9946   
9947   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9948   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9949     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9950       AddToWorkList(GEPI);
9951       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9952       return &FI;
9953     }
9954   }
9955   
9956   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9957   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9958     if (MI->hasOneUse()) {
9959       EraseInstFromFunction(FI);
9960       return EraseInstFromFunction(*MI);
9961     }
9962
9963   return 0;
9964 }
9965
9966
9967 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9968 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9969                                         const TargetData *TD) {
9970   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9971   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9972
9973   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9974     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9975     // directly if string length is small enough.
9976     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9977     if (!Str.empty()) {
9978       unsigned len = Str.length();
9979       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9980       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9981       // Replace LI with immediate integer store.
9982       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9983         APInt StrVal(numBits, 0);
9984         APInt SingleChar(numBits, 0);
9985         if (TD->isLittleEndian()) {
9986           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9987             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9988             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9989           }
9990         } else {
9991           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9992             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9993             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9994           }
9995           // Append NULL at the end.
9996           SingleChar = 0;
9997           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9998         }
9999         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10000         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10001       }
10002     }
10003   }
10004
10005   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10006   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10007     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10008
10009     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10010          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10011       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10012       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10013       // constants.
10014       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10015         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10016           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10017             Value *Idxs[2];
10018             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10019             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10020             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10021             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10022           }
10023
10024       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10025             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10026           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10027           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10028           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10029           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10030                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10031
10032         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10033         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10034         // the result of the loaded value.
10035         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10036                                                              CI->getName(),
10037                                                          LI.isVolatile()),LI);
10038         // Now cast the result of the load.
10039         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10040       }
10041     }
10042   }
10043   return 0;
10044 }
10045
10046 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10047 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10048 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10049 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10050 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10051   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10052   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10053
10054   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10055   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10056     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10057     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10058
10059   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10060   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10061   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10062   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10063   // the load entirely).
10064   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10065
10066   while (BBI != E) {
10067     --BBI;
10068
10069     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10070     // marked invalid.
10071     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10072       return false;
10073     
10074     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10075       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10076     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10077       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10078     }
10079
10080   }
10081   return false;
10082 }
10083
10084 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
10085 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
10086 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
10087 /// input, because we ignore GEP indices.
10088 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
10089   while (1) {
10090     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
10091       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
10092           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
10093         Ptr = CE->getOperand(0);
10094       else
10095         return Ptr;
10096     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
10097       Ptr = BCI->getOperand(0);
10098     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
10099       Ptr = GEP->getOperand(0);
10100     } else {
10101       return Ptr;
10102     }
10103   }
10104 }
10105
10106 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10107   Value *Op = LI.getOperand(0);
10108
10109   // Attempt to improve the alignment.
10110   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10111   if (KnownAlign >
10112       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10113                                 LI.getAlignment()))
10114     LI.setAlignment(KnownAlign);
10115
10116   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10117   if (isa<CastInst>(Op))
10118     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10119       return Res;
10120
10121   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10122   if (LI.isVolatile()) return 0;
10123   
10124   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
10125     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
10126     // If the instruction immediately before this is a store to the same
10127     // address, do a simple form of store->load forwarding.
10128     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10129       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
10130         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10131     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
10132       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
10133         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10134   }
10135
10136   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10137     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10138     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10139     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10140         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10141       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10142       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10143       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10144       // CFG.
10145       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10146                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10147       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10148     }
10149   } 
10150
10151   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10152     // load null/undef -> undef
10153     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10154     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10155         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10156       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10157       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10158       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10159       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10160                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10161       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10162     }
10163
10164     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10165     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10166       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10167         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10168
10169     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10170     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10171       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10172         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10173           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10174             if (Constant *V = 
10175                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10176               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10177         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10178           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10179           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10180           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10181           // CFG.
10182           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10183                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10184           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10185         }
10186
10187       } else if (CE->isCast()) {
10188         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10189           return Res;
10190       }
10191     }
10192   }
10193     
10194   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10195   // is all undef or zero, we know what it loads.
10196   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
10197     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10198       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10199         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10200       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10201         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10202     }
10203   }
10204
10205   if (Op->hasOneUse()) {
10206     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10207     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10208     // exposes redundancy in the code.
10209     //
10210     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10211     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10212     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10213     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10214     // unconditionally.
10215     //
10216     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10217       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10218       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10219           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10220         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10221                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10222         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10223                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10224         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10225       }
10226
10227       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10228       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10229         if (C->isNullValue()) {
10230           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10231           return &LI;
10232         }
10233
10234       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10235       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10236         if (C->isNullValue()) {
10237           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10238           return &LI;
10239         }
10240     }
10241   }
10242   return 0;
10243 }
10244
10245 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10246 /// when possible.
10247 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10248   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10249   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10250
10251   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10252   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10253     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10254
10255     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10256       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10257       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10258       // constants.
10259       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10260         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10261           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10262             Value* Idxs[2];
10263             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10264             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10265             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10266             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10267           }
10268
10269       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10270           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10271                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10272
10273         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10274         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10275         // the store, cast the value to be stored.
10276         Value *NewCast;
10277         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10278         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10279         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10280         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10281         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10282           if (CastSrcTy->isInteger())
10283             opcode = Instruction::IntToPtr;
10284         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10285           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10286             opcode = Instruction::PtrToInt;
10287         }
10288         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10289           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10290         else
10291           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10292             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10293             SI);
10294         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10295       }
10296     }
10297   }
10298   return 0;
10299 }
10300
10301 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10302   Value *Val = SI.getOperand(0);
10303   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10304
10305   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10306     EraseInstFromFunction(SI);
10307     ++NumCombined;
10308     return 0;
10309   }
10310   
10311   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10312   // alloca dead.
10313   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10314     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10315       EraseInstFromFunction(SI);
10316       ++NumCombined;
10317       return 0;
10318     }
10319     
10320     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10321       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10322           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10323         EraseInstFromFunction(SI);
10324         ++NumCombined;
10325         return 0;
10326       }
10327   }
10328
10329   // Attempt to improve the alignment.
10330   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10331   if (KnownAlign >
10332       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10333                                 SI.getAlignment()))
10334     SI.setAlignment(KnownAlign);
10335
10336   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10337   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
10338   // situation often occurs with bitfield accesses.
10339   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
10340   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10341        --ScanInsts) {
10342     --BBI;
10343     
10344     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10345       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
10346       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
10347         ++NumDeadStore;
10348         ++BBI;
10349         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
10350         continue;
10351       }
10352       break;
10353     }
10354     
10355     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
10356     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
10357     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
10358     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10359       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
10360         EraseInstFromFunction(SI);
10361         ++NumCombined;
10362         return 0;
10363       }
10364       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
10365       // may not be dead.
10366       break;
10367     }
10368     
10369     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
10370     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
10371       break;
10372   }
10373   
10374   
10375   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
10376
10377   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
10378   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
10379     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
10380       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
10381       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
10382         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
10383       ++NumCombined;
10384     }
10385     return 0;  // Do not modify these!
10386   }
10387
10388   // store undef, Ptr -> noop
10389   if (isa<UndefValue>(Val)) {
10390     EraseInstFromFunction(SI);
10391     ++NumCombined;
10392     return 0;
10393   }
10394
10395   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
10396   // source instead.
10397   if (isa<CastInst>(Ptr))
10398     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10399       return Res;
10400   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
10401     if (CE->isCast())
10402       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10403         return Res;
10404
10405   
10406   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
10407   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
10408   BBI = &SI; ++BBI;
10409   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
10410     if (BI->isUnconditional())
10411       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
10412         return 0;  // xform done!
10413   
10414   return 0;
10415 }
10416
10417 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
10418 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
10419 /// into a phi node with a store in the successor.
10420 ///
10421 /// Simplify things like:
10422 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
10423 /// into a phi node with a store in the successor.
10424 ///
10425 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
10426   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
10427   
10428   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
10429   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
10430   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
10431   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
10432   
10433   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
10434   // the other predecessor.
10435   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
10436   BasicBlock *OtherBB = 0;
10437   if (*PI != StoreBB)
10438     OtherBB = *PI;
10439   ++PI;
10440   if (PI == pred_end(DestBB))
10441     return false;
10442   
10443   if (*PI != StoreBB) {
10444     if (OtherBB)
10445       return false;
10446     OtherBB = *PI;
10447   }
10448   if (++PI != pred_end(DestBB))
10449     return false;
10450
10451   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
10452   // for example, if SI is in an infinite loop)
10453   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
10454     return false;
10455
10456   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
10457   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
10458   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
10459   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
10460     return false;
10461   
10462   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
10463   // else' case.  there is an instruction before the branch.
10464   StoreInst *OtherStore = 0;
10465   if (OtherBr->isUnconditional()) {
10466     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
10467     --BBI;
10468     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
10469     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10470       return false;
10471   } else {
10472     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
10473     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
10474     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
10475         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
10476       return false;
10477     
10478     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
10479     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
10480     // lives in OtherBB.
10481     for (;; --BBI) {
10482       // Check to see if we find the matching store.
10483       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
10484         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10485           return false;
10486         break;
10487       }
10488       // If we find something that may be using or overwriting the stored
10489       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
10490       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
10491           BBI == OtherBB->begin())
10492         return false;
10493     }
10494     
10495     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
10496     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
10497     // StoreBB.
10498     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
10499       // FIXME: This should really be AA driven.
10500       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
10501         return false;
10502     }
10503   }
10504   
10505   // Insert a PHI node now if we need it.
10506   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
10507   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
10508     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
10509     PN->reserveOperandSpace(2);
10510     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
10511     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
10512     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
10513   }
10514   
10515   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
10516   // insert it.
10517   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
10518   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
10519                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
10520   
10521   // Nuke the old stores.
10522   EraseInstFromFunction(SI);
10523   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
10524   ++NumCombined;
10525   return true;
10526 }
10527
10528
10529 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
10530   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
10531   Value *X = 0;
10532   BasicBlock *TrueDest;
10533   BasicBlock *FalseDest;
10534   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
10535       !isa<Constant>(X)) {
10536     // Swap Destinations and condition...
10537     BI.setCondition(X);
10538     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10539     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10540     return &BI;
10541   }
10542
10543   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
10544   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
10545   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
10546                              TrueDest, FalseDest)))
10547     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
10548          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10549       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
10550       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
10551       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10552       NewSCC->takeName(I);
10553       // Swap Destinations and condition...
10554       BI.setCondition(NewSCC);
10555       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10556       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10557       RemoveFromWorkList(I);
10558       I->eraseFromParent();
10559       AddToWorkList(NewSCC);
10560       return &BI;
10561     }
10562
10563   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
10564   ICmpInst::Predicate IPred;
10565   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
10566                       TrueDest, FalseDest)))
10567     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
10568          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
10569          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10570       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
10571       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
10572       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10573       NewSCC->takeName(I);
10574       // Swap Destinations and condition...
10575       BI.setCondition(NewSCC);
10576       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10577       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10578       RemoveFromWorkList(I);
10579       I->eraseFromParent();;
10580       AddToWorkList(NewSCC);
10581       return &BI;
10582     }
10583
10584   return 0;
10585 }
10586
10587 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
10588   Value *Cond = SI.getCondition();
10589   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
10590     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
10591       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
10592         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
10593         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
10594           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
10595                                                 AddRHS));
10596         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
10597         AddToWorkList(I);
10598         return &SI;
10599       }
10600   }
10601   return 0;
10602 }
10603
10604 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
10605   // See if we are trying to extract a known value. If so, use that instead.
10606   if (Value *Elt = FindInsertedValue(EV.getOperand(0), EV.idx_begin(),
10607                                      EV.idx_end(), &EV))
10608     return ReplaceInstUsesWith(EV, Elt);
10609
10610   // No changes
10611   return 0;
10612 }
10613
10614 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
10615 /// is to leave as a vector operation.
10616 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
10617   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
10618     return true;
10619   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
10620     if (isConstant) return true;
10621     // If all elts are the same, we can extract.
10622     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
10623     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10624       if (C->getOperand(i) != Op0)
10625         return false;
10626     return true;
10627   }
10628   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
10629   if (!I) return false;
10630   
10631   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
10632   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
10633   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
10634       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
10635     return true;
10636   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
10637     return true;
10638   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
10639     if (BO->hasOneUse() &&
10640         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
10641          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
10642       return true;
10643   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
10644     if (CI->hasOneUse() &&
10645         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
10646          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
10647       return true;
10648   
10649   return false;
10650 }
10651
10652 /// Read and decode a shufflevector mask.
10653 ///
10654 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
10655 /// elements in the input.
10656 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
10657   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
10658   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
10659     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
10660   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
10661     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
10662
10663   std::vector<unsigned> Result;
10664   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
10665   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
10666     if (isa<UndefValue>(*i))
10667       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
10668     else
10669       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
10670   return Result;
10671 }
10672
10673 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
10674 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
10675 /// extracted from the vector.
10676 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
10677   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
10678   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
10679   unsigned Width = PTy->getNumElements();
10680   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
10681     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10682   
10683   if (isa<UndefValue>(V))
10684     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10685   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
10686     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
10687   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
10688     return CP->getOperand(EltNo);
10689   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10690     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
10691     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
10692       return 0;
10693     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
10694     
10695     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
10696     // inserted value.
10697     if (EltNo == IIElt) 
10698       return III->getOperand(1);
10699     
10700     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10701     // vector input.
10702     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10703   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10704     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10705     if (InEl < Width)
10706       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10707     else if (InEl < Width*2)
10708       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10709     else
10710       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10711   }
10712   
10713   // Otherwise, we don't know.
10714   return 0;
10715 }
10716
10717 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10718   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10719   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10720     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10721
10722   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10723   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10724     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10725   
10726   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10727     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
10728     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
10729     // (we do that below, but only when the index is constant).
10730     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10731     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10732       if (C->getOperand(i) != op0) {
10733         op0 = 0; 
10734         break;
10735       }
10736     if (op0)
10737       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10738   }
10739   
10740   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10741   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10742   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10743     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10744     unsigned VectorWidth = 
10745       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
10746       
10747     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
10748     // crashing the code below.
10749     if (IndexVal >= VectorWidth)
10750       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10751     
10752     // This instruction only demands the single element from the input vector.
10753     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
10754     // property.
10755     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
10756       uint64_t UndefElts;
10757       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10758                                                 1 << IndexVal,
10759                                                 UndefElts)) {
10760         EI.setOperand(0, V);
10761         return &EI;
10762       }
10763     }
10764     
10765     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10766       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10767     
10768     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10769     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10770     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10771     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10772       if (const VectorType *VT = 
10773               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10774         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10775           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10776             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10777     }
10778   }
10779   
10780   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10781     if (I->hasOneUse()) {
10782       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10783       // profitable to do so
10784       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10785         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10786         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10787           ExtractElementInst *newEI0 = 
10788             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10789                                    EI.getName()+".lhs");
10790           ExtractElementInst *newEI1 =
10791             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10792                                    EI.getName()+".rhs");
10793           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10794           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10795           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10796         }
10797       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10798         unsigned AS = 
10799           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10800         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
10801                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
10802         GetElementPtrInst *GEP =
10803           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
10804         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10805         return new LoadInst(GEP);
10806       }
10807     }
10808     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10809       // Extracting the inserted element?
10810       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10811         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10812       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10813       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10814       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10815           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10816         AddUsesToWorkList(EI);
10817         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10818         return &EI;
10819       }
10820     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10821       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10822       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10823       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10824         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10825         Value *Src;
10826         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10827           Src = SVI->getOperand(0);
10828         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10829           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10830           Src = SVI->getOperand(1);
10831         } else {
10832           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10833         }
10834         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10835       }
10836     }
10837   }
10838   return 0;
10839 }
10840
10841 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10842 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10843 /// Otherwise, return false.
10844 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10845                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10846   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10847          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10848   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10849
10850   if (isa<UndefValue>(V)) {
10851     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10852     return true;
10853   } else if (V == LHS) {
10854     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10855       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10856     return true;
10857   } else if (V == RHS) {
10858     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10859       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10860     return true;
10861   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10862     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10863     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10864     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10865     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10866     
10867     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10868       return false;
10869     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10870     
10871     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10872       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10873       // transitively ok.
10874       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10875         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10876         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10877         return true;
10878       }      
10879     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10880       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10881           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10882         unsigned ExtractedIdx =
10883           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10884         
10885         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10886         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10887           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10888           // transitively ok.
10889           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10890             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10891             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10892               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10893                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10894             } else {
10895               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10896               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10897                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10898               
10899             }
10900             return true;
10901           }
10902         }
10903       }
10904     }
10905   }
10906   // TODO: Handle shufflevector here!
10907   
10908   return false;
10909 }
10910
10911 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10912 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10913 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10914 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10915                                      Value *&RHS) {
10916   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10917          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10918          "Invalid shuffle!");
10919   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10920
10921   if (isa<UndefValue>(V)) {
10922     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10923     return V;
10924   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10925     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10926     return V;
10927   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10928     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10929     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10930     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10931     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10932     
10933     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10934       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10935           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10936         unsigned ExtractedIdx =
10937           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10938         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10939         
10940         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10941         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10942         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10943           RHS = EI->getOperand(0);
10944           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10945           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10946             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10947           return V;
10948         }
10949         
10950         if (VecOp == RHS) {
10951           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10952           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10953           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10954             if (i != InsertedIdx)
10955               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10956           }
10957           return V;
10958         }
10959         
10960         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10961         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10962         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10963           return EI->getOperand(0);
10964         
10965       }
10966     }
10967   }
10968   // TODO: Handle shufflevector here!
10969   
10970   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10971   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10972     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10973   return V;
10974 }
10975
10976 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10977   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10978   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10979   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10980   
10981   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10982   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10983     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10984   
10985   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10986   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10987   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10988     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10989         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10990       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10991       unsigned ExtractedIdx =
10992         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10993       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10994       
10995       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10996         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10997       
10998       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10999         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11000       
11001       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11002       // back into the same place, just use the input vector.
11003       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11004         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11005       
11006       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11007       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11008       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11009       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11010       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11011         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11012         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11013         // Build a new shuffle mask.
11014         std::vector<Constant*> Mask;
11015         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11016           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11017         else {
11018           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11019           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11020                                                        NumVectorElts));
11021         } 
11022         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11023         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11024                                      ConstantVector::get(Mask));
11025       }
11026       
11027       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11028       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11029       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11030         std::vector<Constant*> Mask;
11031         Value *RHS = 0;
11032         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11033         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11034         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11035         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11036       }
11037     }
11038   }
11039
11040   return 0;
11041 }
11042
11043
11044 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11045   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11046   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11047   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11048
11049   bool MadeChange = false;
11050   
11051   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11052   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11053     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11054   
11055   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
11056   // the undef, change them to undefs.
11057   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
11058     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
11059     // with undef element refs and set MadeChange to true.
11060     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11061       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
11062         Mask[i] = 2*e;
11063         MadeChange = true;
11064       }
11065     }
11066     
11067     if (MadeChange) {
11068       // Remap any references to RHS to use LHS.
11069       std::vector<Constant*> Elts;
11070       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11071         if (Mask[i] == 2*e)
11072           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11073         else
11074           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11075       }
11076       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11077     }
11078   }
11079   
11080   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11081   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11082   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11083     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11084       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11085       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11086     }
11087     
11088     // Remap any references to RHS to use LHS.
11089     std::vector<Constant*> Elts;
11090     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11091       if (Mask[i] >= 2*e)
11092         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11093       else {
11094         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11095             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
11096           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11097         else
11098           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
11099         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11100       }
11101     }
11102     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11103     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11104     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11105     LHS = SVI.getOperand(0);
11106     RHS = SVI.getOperand(1);
11107     MadeChange = true;
11108   }
11109   
11110   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11111   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11112     
11113   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11114     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11115     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11116     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11117       
11118     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11119     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11120   }
11121
11122   // Eliminate identity shuffles.
11123   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11124   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11125   
11126   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11127   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11128   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11129   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11130   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11131   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11132   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11133   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11134   // (splat(splat)) -> splat.
11135   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11136     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11137       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11138
11139       std::vector<unsigned> NewMask;
11140       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11141         if (Mask[i] >= 2*e)
11142           NewMask.push_back(2*e);
11143         else
11144           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11145       
11146       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11147       // the replacement.
11148       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11149         std::vector<Constant*> Elts;
11150         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11151           if (NewMask[i] >= e*2) {
11152             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11153           } else {
11154             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11155           }
11156         }
11157         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11158                                      LHSSVI->getOperand(1),
11159                                      ConstantVector::get(Elts));
11160       }
11161     }
11162   }
11163
11164   return MadeChange ? &SVI : 0;
11165 }
11166
11167
11168
11169
11170 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11171 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11172 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11173 /// end of its block.
11174 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11175   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11176
11177   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11178   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11179     return false;
11180
11181   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11182   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11183         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11184     return false;
11185
11186   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11187   // the end of block that could change the value.
11188   if (I->mayReadFromMemory()) {
11189     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11190          Scan != E; ++Scan)
11191       if (Scan->mayWriteToMemory())
11192         return false;
11193   }
11194
11195   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11196
11197   I->moveBefore(InsertPos);
11198   ++NumSunkInst;
11199   return true;
11200 }
11201
11202
11203 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11204 /// all reachable code to the worklist.
11205 ///
11206 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11207 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11208 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11209 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11210 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11211 ///
11212 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11213                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11214                                        InstCombiner &IC,
11215                                        const TargetData *TD) {
11216   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
11217   Worklist.push_back(BB);
11218
11219   while (!Worklist.empty()) {
11220     BB = Worklist.back();
11221     Worklist.pop_back();
11222     
11223     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11224     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11225     
11226     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11227       Instruction *Inst = BBI++;
11228       
11229       // DCE instruction if trivially dead.
11230       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11231         ++NumDeadInst;
11232         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11233         Inst->eraseFromParent();
11234         continue;
11235       }
11236       
11237       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11238       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11239         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11240         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11241         ++NumConstProp;
11242         Inst->eraseFromParent();
11243         continue;
11244       }
11245      
11246       IC.AddToWorkList(Inst);
11247     }
11248
11249     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11250     // constant, only visit the reachable successor.
11251     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11252     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11253       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11254         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11255         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11256         Worklist.push_back(ReachableBB);
11257         continue;
11258       }
11259     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11260       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11261         // See if this is an explicit destination.
11262         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11263           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11264             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11265             Worklist.push_back(ReachableBB);
11266             continue;
11267           }
11268         
11269         // Otherwise it is the default destination.
11270         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11271         continue;
11272       }
11273     }
11274     
11275     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11276       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
11277   }
11278 }
11279
11280 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
11281   bool Changed = false;
11282   TD = &getAnalysis<TargetData>();
11283   
11284   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
11285              << F.getNameStr() << "\n");
11286
11287   {
11288     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
11289     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
11290     // track of which blocks we visit.
11291     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
11292     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
11293
11294     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
11295     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
11296     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
11297     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
11298       if (!Visited.count(BB)) {
11299         Instruction *Term = BB->getTerminator();
11300         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
11301           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
11302
11303           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11304           ++NumDeadInst;
11305
11306           if (!I->use_empty())
11307             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
11308           I->eraseFromParent();
11309         }
11310       }
11311   }
11312
11313   while (!Worklist.empty()) {
11314     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
11315     if (I == 0) continue;  // skip null values.
11316
11317     // Check to see if we can DCE the instruction.
11318     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11319       // Add operands to the worklist.
11320       if (I->getNumOperands() < 4)
11321         AddUsesToWorkList(*I);
11322       ++NumDeadInst;
11323
11324       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11325
11326       I->eraseFromParent();
11327       RemoveFromWorkList(I);
11328       continue;
11329     }
11330
11331     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
11332     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
11333       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
11334
11335       // Add operands to the worklist.
11336       AddUsesToWorkList(*I);
11337       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
11338
11339       ++NumConstProp;
11340       I->eraseFromParent();
11341       RemoveFromWorkList(I);
11342       continue;
11343     }
11344
11345     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
11346       // See if we can constant fold its operands.
11347       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
11348         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
11349           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
11350             i->set(NewC);
11351         }
11352       }
11353     }
11354
11355     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
11356     // FIXME: Remove GetResultInst test when first class support for aggregates
11357     // is implemented.
11358     if (I->hasOneUse() && !isa<GetResultInst>(I)) {
11359       BasicBlock *BB = I->getParent();
11360       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
11361       if (UserParent != BB) {
11362         bool UserIsSuccessor = false;
11363         // See if the user is one of our successors.
11364         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
11365           if (*SI == UserParent) {
11366             UserIsSuccessor = true;
11367             break;
11368           }
11369
11370         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
11371         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
11372         // otherwise), we can keep going.
11373         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
11374             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
11375           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
11376           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
11377       }
11378     }
11379
11380     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
11381 #ifndef NDEBUG
11382     std::string OrigI;
11383 #endif
11384     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
11385     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
11386       ++NumCombined;
11387       // Should we replace the old instruction with a new one?
11388       if (Result != I) {
11389         DOUT << "IC: Old = " << *I
11390              << "    New = " << *Result;
11391
11392         // Everything uses the new instruction now.
11393         I->replaceAllUsesWith(Result);
11394
11395         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
11396         AddToWorkList(Result);
11397         AddUsersToWorkList(*Result);
11398
11399         // Move the name to the new instruction first.
11400         Result->takeName(I);
11401
11402         // Insert the new instruction into the basic block...
11403         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
11404         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
11405
11406         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
11407           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
11408             ++InsertPos;
11409
11410         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
11411
11412         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
11413         // use counts.
11414         AddUsesToWorkList(*I);
11415
11416         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
11417         // we do not process an instruction that has been deleted.
11418         RemoveFromWorkList(I);
11419
11420         // Erase the old instruction.
11421         InstParent->getInstList().erase(I);
11422       } else {
11423 #ifndef NDEBUG
11424         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
11425              << "    New = " << *I;
11426 #endif
11427
11428         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
11429         // if so, remove it.
11430         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11431           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
11432           // use counts.
11433           AddUsesToWorkList(*I);
11434
11435           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
11436           // occurrences of this instruction.
11437           RemoveFromWorkList(I);
11438           I->eraseFromParent();
11439         } else {
11440           AddToWorkList(I);
11441           AddUsersToWorkList(*I);
11442         }
11443       }
11444       Changed = true;
11445     }
11446   }
11447
11448   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
11449     
11450   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
11451   WorklistMap.clear();
11452   return Changed;
11453 }
11454
11455
11456 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
11457   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
11458   
11459   bool EverMadeChange = false;
11460
11461   // Iterate while there is work to do.
11462   unsigned Iteration = 0;
11463   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
11464     EverMadeChange = true;
11465   return EverMadeChange;
11466 }
11467
11468 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
11469   return new InstCombiner();
11470 }
11471