if we're going to use a macro, use it maximally. no functionality change.
[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     SmallVector<Instruction*, 256> 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(&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())).second)
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     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
189     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
190     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
191                                       Constant *RHSC);
192     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
193     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
194     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
195     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
196                                                 Instruction *LHS,
197                                                 ConstantInt *RHS);
198     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
199                                 ConstantInt *DivRHS);
200
201     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
202                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
203     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
204                                      BinaryOperator &I);
205     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
206     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
207     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
208     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
209     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
210     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
211     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
212     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
214     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
215     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
216     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
217     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
218     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
219     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
220     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
221                                 Instruction *FI);
222     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
223     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
224     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
225     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
226     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
227     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
228     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
229     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
230     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
231     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
232     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
233     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
234     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
235     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
236     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
237     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
238
239     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
240     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
241
242   private:
243     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
244     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
245     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
246     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
247                                    bool DoXform = true);
248     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
249
250   public:
251     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
252     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
253     //
254     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
255       assert(New && New->getParent() == 0 &&
256              "New instruction already inserted into a basic block!");
257       BasicBlock *BB = Old.getParent();
258       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
259       AddToWorkList(New);
260       return New;
261     }
262
263     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
264     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
265     /// cast.
266     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
267                             Instruction &Pos) {
268       if (V->getType() == Ty) return V;
269
270       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
271         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
272       
273       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
274       AddToWorkList(C);
275       return C;
276     }
277         
278     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
279       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
280     }
281
282
283     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
284     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
285     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
286     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
287     // modified.
288     //
289     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
290       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
291       if (&I != V) {
292         I.replaceAllUsesWith(V);
293         return &I;
294       } else {
295         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
296         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
297         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
298         return &I;
299       }
300     }
301
302     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
303     // found to be replacable with another preexisting expression or was
304     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
305     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
306     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
307     //
308     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
309       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
310       if (Old != New)
311         Old->replaceAllUsesWith(New);
312       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
313         AddToWorkList(I);
314       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
315         AddToWorkList(I);
316       return true;
317     }
318     
319     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
320     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
321     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
322     // this function.
323     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
324       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
325       AddUsesToWorkList(I);
326       RemoveFromWorkList(&I);
327       I.eraseFromParent();
328       return 0;  // Don't do anything with FI
329     }
330         
331     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
332                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
333       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
334     }
335     
336     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
337                            unsigned Depth = 0) const {
338       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
339     }
340     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
341       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
342     }
343
344   private:
345     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
346     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
347     /// casts that are known to not do anything...
348     ///
349     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
350                                    Value *V, const Type *DestTy,
351                                    Instruction *InsertBefore);
352
353     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
354     /// commutative operators.
355     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
356
357     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
358     /// most-complex to least-complex order.
359     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
360
361     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
362     /// on the demanded bits.
363     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
364                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
365                               unsigned Depth = 0);
366
367     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
368                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
369       
370     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
371     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
372     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
373     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
374
375     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
376     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
377     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
378     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
379     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
380     
381     
382     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
383                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
384     
385     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
386                               bool isSub, Instruction &I);
387     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
388                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
389     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
390     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
391     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
392     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
393     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
394
395
396     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
397
398     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
399                                     unsigned CastOpc,
400                                     int &NumCastsRemoved);
401     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
402                                         unsigned PrefAlign = 0);
403
404   };
405 }
406
407 char InstCombiner::ID = 0;
408 static RegisterPass<InstCombiner>
409 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
410
411 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
412 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
413 static unsigned getComplexity(Value *V) {
414   if (isa<Instruction>(V)) {
415     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
416       return 3;
417     return 4;
418   }
419   if (isa<Argument>(V)) return 3;
420   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
421 }
422
423 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
424 // it.
425 static bool isOnlyUse(Value *V) {
426   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
427 }
428
429 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
430 // though a va_arg area...
431 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
432   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
433     if (ITy->getBitWidth() < 32)
434       return Type::Int32Ty;
435   }
436   return Ty;
437 }
438
439 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
440 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
441 /// operand value, otherwise return null.
442 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
443   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
444     // BitCastInst?
445     return I->getOperand(0);
446   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
447     // GetElementPtrInst?
448     if (GEP->hasAllZeroIndices())
449       return GEP->getOperand(0);
450   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
451     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
452       // BitCast ConstantExp?
453       return CE->getOperand(0);
454     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
455       // GetElementPtr ConstantExp?
456       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
457            I != E; ++I) {
458         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
459         if (!CI || !CI->isZero())
460           // Any non-zero indices? Not cast-like.
461           return 0;
462       }
463       // All-zero indices? This is just like casting.
464       return CE->getOperand(0);
465     }
466   }
467   return 0;
468 }
469
470 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
471 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
472 static Instruction::CastOps 
473 isEliminableCastPair(
474   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
475   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
476   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
477   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
478 ) {
479   
480   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
481   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
482
483   // Get the opcodes of the two Cast instructions
484   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
485   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
486
487   return Instruction::CastOps(
488       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
489                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
490 }
491
492 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
493 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
494 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
495 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
496                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
497   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
498   
499   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
500   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
501     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
502       return false;
503   return true;
504 }
505
506 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
507 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
508 /// casts that are known to not do anything...
509 ///
510 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
511                                              Value *V, const Type *DestTy,
512                                              Instruction *InsertBefore) {
513   if (V->getType() == DestTy) return V;
514   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
515     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
516   
517   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
518 }
519
520 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
521 // operators:
522 //
523 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
524 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
525 //     binary operators.
526 //
527 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
528 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
529 //
530 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
531   bool Changed = false;
532   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
533     Changed = !I.swapOperands();
534
535   if (!I.isAssociative()) return Changed;
536   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
537   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
538     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
539       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
540         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
541                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
542                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
543         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
544         I.setOperand(1, Folded);
545         return true;
546       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
547         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
548             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
549           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
550           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
551
552           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
553           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
554           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
555                                                     Op1->getOperand(0),
556                                                     Op1->getName(), &I);
557           AddToWorkList(New);
558           I.setOperand(0, New);
559           I.setOperand(1, Folded);
560           return true;
561         }
562     }
563   return Changed;
564 }
565
566 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
567 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
568 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
569 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
570   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
571     return false;
572   I.swapOperands();
573   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
574   return true;
575 }
576
577 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
578 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
579 //
580 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
581   if (BinaryOperator::isNeg(V))
582     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
583
584   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
585   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
586     return ConstantExpr::getNeg(C);
587
588   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
589     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
590       return ConstantExpr::getNeg(C);
591
592   return 0;
593 }
594
595 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
596   if (BinaryOperator::isNot(V))
597     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
598
599   // Constants can be considered to be not'ed values...
600   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
601     return ConstantInt::get(~C->getValue());
602   return 0;
603 }
604
605 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
606 // other computations (because it has a constant operand), return the
607 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
608 // Otherwise, return null.
609 //
610 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
611   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
612     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
613       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
614         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
615           return I->getOperand(0);
616       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
617         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
618           // The multiplier is really 1 << CST.
619           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
620           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
621           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
622           return I->getOperand(0);
623         }
624     }
625   return 0;
626 }
627
628 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
629 /// expression, return it.
630 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
631   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
632   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
633     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
634       return cast<User>(V);
635   return false;
636 }
637
638 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
639 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
640 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
641   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
642     return I->getOpcode();
643   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
644     return CE->getOpcode();
645   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
646   return Instruction::UserOp1;
647 }
648
649 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
650 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
651   APInt Val(C->getValue());
652   return ConstantInt::get(++Val);
653 }
654 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
655 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
656   APInt Val(C->getValue());
657   return ConstantInt::get(--Val);
658 }
659 /// Add - Add two ConstantInts together
660 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
661   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
662 }
663 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
664 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
665   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
666 }
667 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
668 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
669   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
670 }
671 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
672 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
673   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
674 }
675 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
676 /// this size.
677 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
678   uint32_t W = C1->getBitWidth();
679   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
680   if (sign) {
681     LHSExt.sext(W * 2);
682     RHSExt.sext(W * 2);
683   } else {
684     LHSExt.zext(W * 2);
685     RHSExt.zext(W * 2);
686   }
687
688   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
689
690   if (sign) {
691     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
692     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
693     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
694   } else 
695     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
696 }
697
698
699 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
700 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
701 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
702 /// constant and return true.
703 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
704                                    APInt Demanded) {
705   assert(I && "No instruction?");
706   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
707
708   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
709   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
710   if (!OpC) return false;
711
712   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
713   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
714   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
715     return false;
716
717   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
718   Demanded &= OpC->getValue();
719   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
720   return true;
721 }
722
723 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
724 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
725 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
726 // min/max.
727 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
728                                                    const APInt& KnownZero,
729                                                    const APInt& KnownOne,
730                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
731   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
732   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
733          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
734          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
735          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
736   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
737
738   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
739   // bit if it is unknown.
740   Min = KnownOne;
741   Max = KnownOne|UnknownBits;
742   
743   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
744     Min.set(BitWidth-1);
745     Max.clear(BitWidth-1);
746   }
747 }
748
749 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
750 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
751 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
752 // min/max.
753 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
754                                                      const APInt &KnownZero,
755                                                      const APInt &KnownOne,
756                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
757   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
758   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
759          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
760          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
761          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
762   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
763   
764   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
765   Min = KnownOne;
766   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
767   Max = KnownOne|UnknownBits;
768 }
769
770 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
771 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
772 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
773 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
774 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
775 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
776 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
777 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
778 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
779 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
780 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
781 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
782 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
783 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
784 /// and KnownOne must all be the same.
785 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
786                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
787                                         unsigned Depth) {
788   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
789   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
790   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
791   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
792   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
793          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
794          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
795          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
796           must have same BitWidth");
797   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
798     // We know all of the bits for a constant!
799     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
800     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
801     return false;
802   }
803   
804   KnownZero.clear(); 
805   KnownOne.clear();
806   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
807     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
808       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
809       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
810       return false;
811     }
812     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
813     // just set the DemandedMask to all bits.
814     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
815   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
816     if (V != UndefValue::get(VTy))
817       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
818     return false;
819   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
820     return false;
821   }
822   
823   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
824   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
825
826   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
827   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
828   switch (I->getOpcode()) {
829   default:
830     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
831     break;
832   case Instruction::And:
833     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
834     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
835                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
836       return true;
837     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
838            "Bits known to be one AND zero?"); 
839
840     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
841     // LHS.
842     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
843                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
844       return true;
845     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
846            "Bits known to be one AND zero?"); 
847
848     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
849     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
850     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
851         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
852       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
853     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
854         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
855       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
856     
857     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
858     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
859       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
860       
861     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
862     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
863       return UpdateValueUsesWith(I, I);
864       
865     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
866     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
867     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
868     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
869     break;
870   case Instruction::Or:
871     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
872     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
873                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
874       return true;
875     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
876            "Bits known to be one AND zero?"); 
877     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
878     // LHS.
879     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
880                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
881       return true;
882     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
883            "Bits known to be one AND zero?"); 
884     
885     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
886     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
887     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
888         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
889       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
890     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
891         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
892       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
893
894     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
895     // the other side, just use the 'other' side.
896     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
897         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
898       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
899     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
900         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
901       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
902         
903     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
904     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
905       return UpdateValueUsesWith(I, I);
906           
907     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
908     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
909     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
910     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
911     break;
912   case Instruction::Xor: {
913     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
914                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
915       return true;
916     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
917            "Bits known to be one AND zero?"); 
918     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
919                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
920       return true;
921     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
922            "Bits known to be one AND zero?"); 
923     
924     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
925     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
926     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
927       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
928     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
929       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
930     
931     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
932     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
933                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
934     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
935     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
936                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
937     
938     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
939     // other, turn this into an *inclusive* or.
940     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
941     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
942       Instruction *Or =
943         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
944                                  I->getName());
945       InsertNewInstBefore(Or, *I);
946       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
947     }
948     
949     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
950     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
951     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
952     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
953     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
954       // all known
955       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
956         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
957         Instruction *And = 
958           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
959         InsertNewInstBefore(And, *I);
960         return UpdateValueUsesWith(I, And);
961       }
962     }
963     
964     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
965     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
966     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
967       return UpdateValueUsesWith(I, I);
968     
969     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
970     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
971     break;
972   }
973   case Instruction::Select:
974     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
975                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
976       return true;
977     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
978                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
979       return true;
980     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
981            "Bits known to be one AND zero?"); 
982     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
983            "Bits known to be one AND zero?"); 
984     
985     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
986     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
987       return UpdateValueUsesWith(I, I);
988     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
989       return UpdateValueUsesWith(I, I);
990     
991     // Only known if known in both the LHS and RHS.
992     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
993     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
994     break;
995   case Instruction::Trunc: {
996     uint32_t truncBf = 
997       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
998     DemandedMask.zext(truncBf);
999     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1000     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1001     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1002                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1003       return true;
1004     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1005     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1006     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1007     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1008            "Bits known to be one AND zero?"); 
1009     break;
1010   }
1011   case Instruction::BitCast:
1012     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1013       return false;
1014       
1015     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1016                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1017       return true;
1018     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1019            "Bits known to be one AND zero?"); 
1020     break;
1021   case Instruction::ZExt: {
1022     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1023     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1024     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1025     
1026     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1027     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1028     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1029     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1030                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1031       return true;
1032     DemandedMask.zext(BitWidth);
1033     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1034     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     // The top bits are known to be zero.
1038     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1039     break;
1040   }
1041   case Instruction::SExt: {
1042     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1043     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1044     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1045     
1046     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1047                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1048
1049     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1050     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1051     // bit is demanded.
1052     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1053       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1054       
1055     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1056     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1057     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1058     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1059                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1060       return true;
1061     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1062     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1063     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1064     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1065            "Bits known to be one AND zero?"); 
1066       
1067     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1068     // top bits of the result.
1069
1070     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1071     // convert this into a zero extension.
1072     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1073     {
1074       // Convert to ZExt cast
1075       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1076       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1077     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1078       RHSKnownOne |= NewBits;
1079     }
1080     break;
1081   }
1082   case Instruction::Add: {
1083     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1084     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1085     // either.
1086     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1087       
1088     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1089     // we can do.
1090     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1091       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1092       // won't work if the RHS is zero.
1093       if (RHS->isZero())
1094         break;
1095       
1096       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1097       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1098       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1099
1100       // Find information about known zero/one bits in the input.
1101       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1102                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1103         return true;
1104
1105       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1106       // the constant.
1107       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1108         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109       
1110       // Avoid excess work.
1111       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1112         break;
1113       
1114       // Turn it into OR if input bits are zero.
1115       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1116         Instruction *Or =
1117           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1118                                    I->getName());
1119         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1120         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1121       }
1122       
1123       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1124       // depending on potential carries from the input constant and the
1125       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1126       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1127       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1128       
1129       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1130       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1131       // this scan.
1132       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1133       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1134       
1135       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1136       
1137       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1138       // other, and there is no input carry.
1139       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1140                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1141       
1142       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1143       // is no input carry.
1144       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1145     } else {
1146       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1147       // the high bits of its LHS or RHS.
1148       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1149         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1150         // significant bit and all those below it.
1151         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1152         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1153                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1154           return true;
1155         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1156                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1157           return true;
1158       }
1159     }
1160     break;
1161   }
1162   case Instruction::Sub:
1163     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1164     // the high bits of its LHS or RHS.
1165     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1166       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1167       // significant bit and all those below it.
1168       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1169       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1170       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1171                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1172         return true;
1173       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1174                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1175         return true;
1176     }
1177     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1178     // the known zeros and ones.
1179     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1180     break;
1181   case Instruction::Shl:
1182     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1183       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1184       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1185       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1186                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1187         return true;
1188       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1189              "Bits known to be one AND zero?"); 
1190       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1191       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1192       // low bits known zero.
1193       if (ShiftAmt)
1194         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1195     }
1196     break;
1197   case Instruction::LShr:
1198     // For a logical shift right
1199     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1200       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1201       
1202       // Unsigned shift right.
1203       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1204       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1205                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1206         return true;
1207       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1208              "Bits known to be one AND zero?"); 
1209       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1210       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1211       if (ShiftAmt) {
1212         // Compute the new bits that are at the top now.
1213         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1214         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1215       }
1216     }
1217     break;
1218   case Instruction::AShr:
1219     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1220     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1221     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1222     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1223     if (DemandedMask == 1) {
1224       // Perform the logical shift right.
1225       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1226                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1227       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1228       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1229     }    
1230
1231     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1232     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1233     if (DemandedMask.isSignBit())
1234       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1235     
1236     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1237       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1238       
1239       // Signed shift right.
1240       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1241       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1242       // demanded.
1243       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1244         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1245       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1246                                DemandedMaskIn,
1247                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1248         return true;
1249       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1250              "Bits known to be one AND zero?"); 
1251       // Compute the new bits that are at the top now.
1252       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1253       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1254       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1255         
1256       // Handle the sign bits.
1257       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1258       // Adjust to where it is now in the mask.
1259       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1260         
1261       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1262       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1263       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1264           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1265         // Perform the logical shift right.
1266         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1267                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1268         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1269         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1270       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1271         RHSKnownOne |= HighBits;
1272       }
1273     }
1274     break;
1275   case Instruction::SRem:
1276     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1277       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1278       if (RA.isPowerOf2()) {
1279         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1280           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1281
1282         APInt LowBits = RA - 1;
1283         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1284         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1285                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1286           return true;
1287
1288         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1289           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1290
1291         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1292
1293         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1294       }
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::URem: {
1298     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1299     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1300     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1301                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1302       return true;
1303
1304     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1305     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1306                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1307       return true;
1308
1309     Leaders = std::max(Leaders,
1310                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1311     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1312     break;
1313   }
1314   case Instruction::Call:
1315     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1316       switch (II->getIntrinsicID()) {
1317       default: break;
1318       case Intrinsic::bswap: {
1319         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1320         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1321         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1322         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1323           
1324         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1325         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1326         // have 14 leading zeros, round to 8.
1327         NLZ &= ~7;
1328         NTZ &= ~7;
1329         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1330         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1331           unsigned ResultBit = NTZ;
1332           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1333           
1334           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1335           // the right place.
1336           Instruction *NewVal;
1337           if (InputBit > ResultBit)
1338             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1339                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1340           else
1341             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1342                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1343           NewVal->takeName(I);
1344           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1345           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1346         }
1347           
1348         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1349         break;
1350       }
1351       }
1352     }
1353     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1354     break;
1355   }
1356   
1357   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1358   // constant.
1359   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1360     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1361   return false;
1362 }
1363
1364
1365 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1366 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1367 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1368 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1369 ///
1370 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1371 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1372 /// returned.  This returns null if no change was made.
1373 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1374                                                 uint64_t &UndefElts,
1375                                                 unsigned Depth) {
1376   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1377   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1378   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1379   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1380
1381   if (isa<UndefValue>(V)) {
1382     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1383     UndefElts = EltMask;
1384     return 0;
1385   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1386     UndefElts = EltMask;
1387     return UndefValue::get(V->getType());
1388   }
1389
1390   UndefElts = 0;
1391   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1392     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1393     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1394
1395     std::vector<Constant*> Elts;
1396     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1397       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1398         Elts.push_back(Undef);
1399         UndefElts |= (1ULL << i);
1400       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1401         Elts.push_back(Undef);
1402         UndefElts |= (1ULL << i);
1403       } else {                               // Otherwise, defined.
1404         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1405       }
1406
1407     // If we changed the constant, return it.
1408     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1409     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1410   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1411     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1412     // set to undef.
1413     
1414     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1415     // anything.
1416     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1417       return 0;
1418     
1419     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1420     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1421     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1422     std::vector<Constant*> Elts;
1423     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1424       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1425     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1426     return ConstantVector::get(Elts);
1427   }
1428   
1429   // Limit search depth.
1430   if (Depth == 10)
1431     return false;
1432
1433   // If multiple users are using the root value, procede with
1434   // simplification conservatively assuming that all elements
1435   // are needed.
1436   if (!V->hasOneUse()) {
1437     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1438     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1439     // the main instcombine process.
1440     if (Depth != 0)
1441       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1442       return false;
1443
1444     // Conservatively assume that all elements are needed.
1445     DemandedElts = EltMask;
1446   }
1447   
1448   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1449   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1450   
1451   bool MadeChange = false;
1452   uint64_t UndefElts2;
1453   Value *TmpV;
1454   switch (I->getOpcode()) {
1455   default: break;
1456     
1457   case Instruction::InsertElement: {
1458     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1459     // demand exactly the same input as we produce.
1460     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1461     if (Idx == 0) {
1462       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1463       // which elt is getting updated.
1464       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1465                                         UndefElts2, Depth+1);
1466       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1467       break;
1468     }
1469     
1470     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1471     // insertelement.
1472     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1473     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1474       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1475     
1476     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1477     // input demanded set is simpler than the output set.
1478     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1479                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1480                                       UndefElts, Depth+1);
1481     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1482
1483     // The inserted element is defined.
1484     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1485     break;
1486   }
1487   case Instruction::ShuffleVector: {
1488     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1489     uint64_t LHSVWidth =
1490       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1491     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1492     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1493       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1494         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1495         if (MaskVal != -1u) {
1496           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1497                  "shufflevector mask index out of range!");
1498           if (MaskVal < LHSVWidth)
1499             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1500           else
1501             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1502         }
1503       }
1504     }
1505
1506     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1507                                       UndefElts2, Depth+1);
1508     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1509
1510     uint64_t UndefElts3;
1511     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1512                                       UndefElts3, Depth+1);
1513     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1514
1515     bool NewUndefElts = false;
1516     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1517       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1518       if (MaskVal == -1u) {
1519         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1520         UndefElts |= NewBit;
1521       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1522         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1523         NewUndefElts |= NewBit;
1524         UndefElts |= NewBit;
1525       } else {
1526         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1527         NewUndefElts |= NewBit;
1528         UndefElts |= NewBit;
1529       }
1530     }
1531
1532     if (NewUndefElts) {
1533       // Add additional discovered undefs.
1534       std::vector<Constant*> Elts;
1535       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1536         if (UndefElts & (1ULL << i))
1537           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1538         else
1539           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1540                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1541       }
1542       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1543       MadeChange = true;
1544     }
1545     break;
1546   }
1547   case Instruction::BitCast: {
1548     // Vector->vector casts only.
1549     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1550     if (!VTy) break;
1551     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1552     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1553     unsigned Ratio;
1554
1555     if (VWidth == InVWidth) {
1556       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1557       // elements as are demanded of us.
1558       Ratio = 1;
1559       InputDemandedElts = DemandedElts;
1560     } else if (VWidth > InVWidth) {
1561       // Untested so far.
1562       break;
1563       
1564       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1565       // then an input element is live if any of the corresponding output
1566       // elements are live.
1567       Ratio = VWidth/InVWidth;
1568       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1569         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1570           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1571       }
1572     } else {
1573       // Untested so far.
1574       break;
1575       
1576       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1577       // then an input element is live if the corresponding output element is
1578       // live.
1579       Ratio = InVWidth/VWidth;
1580       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1581         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1582           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1583     }
1584     
1585     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) {
1589       I->setOperand(0, TmpV);
1590       MadeChange = true;
1591     }
1592     
1593     UndefElts = UndefElts2;
1594     if (VWidth > InVWidth) {
1595       assert(0 && "Unimp");
1596       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1597       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1598       // undef.
1599       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1600         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1601           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1602     } else if (VWidth < InVWidth) {
1603       assert(0 && "Unimp");
1604       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1605       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1606       // elements are undef.
1607       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1608       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1609         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1610           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1611     }
1612     break;
1613   }
1614   case Instruction::And:
1615   case Instruction::Or:
1616   case Instruction::Xor:
1617   case Instruction::Add:
1618   case Instruction::Sub:
1619   case Instruction::Mul:
1620     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1621     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1622                                       UndefElts, Depth+1);
1623     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1624     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1625                                       UndefElts2, Depth+1);
1626     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1627       
1628     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1629     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1630     UndefElts &= UndefElts2;
1631     break;
1632     
1633   case Instruction::Call: {
1634     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1635     if (!II) break;
1636     switch (II->getIntrinsicID()) {
1637     default: break;
1638       
1639     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1640     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1641     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1642     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1643     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1644     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1645     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1646     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1647     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1648     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1649       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1650                                         UndefElts, Depth+1);
1651       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1652       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1653                                         UndefElts2, Depth+1);
1654       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1655
1656       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1657       // scalarize it now.
1658       if (DemandedElts == 1) {
1659         switch (II->getIntrinsicID()) {
1660         default: break;
1661         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1662         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1663         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1664         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1665           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1666           Value *LHS = II->getOperand(1);
1667           Value *RHS = II->getOperand(2);
1668           // Extract the element as scalars.
1669           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1670           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1671           
1672           switch (II->getIntrinsicID()) {
1673           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1674           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1675           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1676             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1677                                                         II->getName()), *II);
1678             break;
1679           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1680           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1681             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1682                                                          II->getName()), *II);
1683             break;
1684           }
1685           
1686           Instruction *New =
1687             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1688                                       II->getName());
1689           InsertNewInstBefore(New, *II);
1690           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1691           return New;
1692         }            
1693       }
1694         
1695       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1696       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1697       UndefElts &= UndefElts2;
1698       break;
1699     }
1700     break;
1701   }
1702   }
1703   return MadeChange ? I : 0;
1704 }
1705
1706
1707 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1708 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1709 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1710 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1711 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1712 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1713 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1714 ///
1715 template<typename Functor>
1716 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1717   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1718   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1719
1720   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1721   if (F.shouldApply(LHS))
1722     return F.apply(Root);
1723
1724   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1725   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1726   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1727     // Should we apply this transform to the RHS?
1728     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1729
1730     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1731     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1732       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1733       ShouldApply = true;
1734     }
1735
1736     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1737     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1738     if (ShouldApply) {
1739       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1740       // and perform the reassociation.
1741       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1742
1743       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1744       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1745
1746       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1747       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1748       if (&Root == TmpLHSI) {
1749         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1750         return 0;
1751       }
1752       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1753       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1754       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1755       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1756       ARI = Root;
1757
1758       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1759       // get to LHSI.
1760       while (TmpLHSI != LHSI) {
1761         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1762         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1763         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1764         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1765         ARI = NextLHSI;
1766
1767         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1768         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1769         TmpLHSI = NextLHSI;
1770         ExtraOperand = NextOp;
1771       }
1772
1773       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1774       // the transformation...
1775       return F.apply(Root);
1776     }
1777
1778     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1779   }
1780   return 0;
1781 }
1782
1783 namespace {
1784
1785 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1786 struct AddRHS {
1787   Value *RHS;
1788   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1789   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1790   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1791     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1792                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1793   }
1794 };
1795
1796 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1797 //                 iff C1&C2 == 0
1798 struct AddMaskingAnd {
1799   Constant *C2;
1800   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1801   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1802     ConstantInt *C1;
1803     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1804            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1805   }
1806   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1807     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1808   }
1809 };
1810
1811 }
1812
1813 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1814                                              InstCombiner *IC) {
1815   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1816     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1817       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1818
1819     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1820           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1821   }
1822
1823   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1824   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1825   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1826
1827   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1828     if (ConstIsRHS)
1829       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1830     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1831   }
1832
1833   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1834   if (!ConstIsRHS)
1835     std::swap(Op0, Op1);
1836   Instruction *New;
1837   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1838     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1839   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1840     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1841                           SO->getName()+".cmp");
1842   else {
1843     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1844     abort();
1845   }
1846   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1847 }
1848
1849 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1850 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1851 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1852 // not have a second operand.
1853 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1854                                      InstCombiner *IC) {
1855   // Don't modify shared select instructions
1856   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1857   Value *TV = SI->getOperand(1);
1858   Value *FV = SI->getOperand(2);
1859
1860   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1861     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1862     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1863
1864     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1865     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1866
1867     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1868                               SelectFalseVal);
1869   }
1870   return 0;
1871 }
1872
1873
1874 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1875 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1876 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1877 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1878   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1879   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1880   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1881
1882   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1883   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1884   // or if *it* is a PHI, bail out.
1885   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1886   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1887     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1888       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1889       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1890       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1891       
1892       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1893       // loop.
1894       if (NonConstBB == I.getParent())
1895         return 0;
1896     }
1897   
1898   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1899   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1900   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1901   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1902   if (NonConstBB) {
1903     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1904     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1905   }
1906
1907   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1908   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1909   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1910   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1911   NewPN->takeName(PN);
1912
1913   // Next, add all of the operands to the PHI.
1914   if (I.getNumOperands() == 2) {
1915     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1916     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1917       Value *InV = 0;
1918       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1919         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1920           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1921         else
1922           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1923       } else {
1924         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1925         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1926           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1927                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1928                                        NonConstBB->getTerminator());
1929         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1930           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1931                                 CI->getPredicate(),
1932                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1933                                 NonConstBB->getTerminator());
1934         else
1935           assert(0 && "Unknown binop!");
1936         
1937         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1938       }
1939       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1940     }
1941   } else { 
1942     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1943     const Type *RetTy = CI->getType();
1944     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1945       Value *InV;
1946       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1947         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1948       } else {
1949         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1950         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1951                                I.getType(), "phitmp", 
1952                                NonConstBB->getTerminator());
1953         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1954       }
1955       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1956     }
1957   }
1958   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1959 }
1960
1961
1962 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1963 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1964 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1965 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1966 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1967   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1968   // ones.
1969   
1970   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1971   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1972   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1973   // sign extend fine.
1974   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1975     return true;
1976   
1977   
1978   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1979   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1980   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1981   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1982   
1983   // TODO: Implement.
1984   
1985   return false;
1986 }
1987
1988
1989 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1990   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1991   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1992
1993   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1994     // X + undef -> undef
1995     if (isa<UndefValue>(RHS))
1996       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1997
1998     // X + 0 --> X
1999     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2000       if (RHSC->isNullValue())
2001         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2002     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2003       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2004                               (I.getType())->getValueAPF()))
2005         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2006     }
2007
2008     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2009       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2010       const APInt& Val = CI->getValue();
2011       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2012       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2013         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2014       
2015       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2016       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2017       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2018         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2019         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2020                                  KnownZero, KnownOne))
2021           return &I;
2022       }
2023
2024       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2025       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2026         if (CI->isAllOnesValue() &&
2027             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2028           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2029                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2030                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2031     }
2032
2033     if (isa<PHINode>(LHS))
2034       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2035         return NV;
2036     
2037     ConstantInt *XorRHS = 0;
2038     Value *XorLHS = 0;
2039     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2040         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2041       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2042       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2043       
2044       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2045       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2046       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2047       do {
2048         if (TySizeBits > Size) {
2049           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2050           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2051           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2052               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2053             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2054             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2055                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2056               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2057             break;
2058           }
2059         }
2060         Size >>= 1;
2061         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2062         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2063       } while (Size >= 1);
2064       
2065       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2066       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2067       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2068       // that the back ends can handle.
2069       const Type *MiddleType = 0;
2070       switch (Size) {
2071         default: break;
2072         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2073         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2074         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2075       }
2076       if (MiddleType) {
2077         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2078         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2079         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2080       }
2081     }
2082   }
2083
2084   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2085     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2086
2087   // X + X --> X << 1
2088   if (I.getType()->isInteger()) {
2089     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2090
2091     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2092       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2093         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2094           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2095     }
2096     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2097       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2098         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2099           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2100     }
2101   }
2102
2103   // -A + B  -->  B - A
2104   // -A + -B  -->  -(A + B)
2105   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2106     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2107       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2108         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2109         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2110         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2111       }
2112     }
2113     
2114     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2115   }
2116
2117   // A + -B  -->  A - B
2118   if (!isa<Constant>(RHS))
2119     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2120       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2121
2122
2123   ConstantInt *C2;
2124   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2125     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2126       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2127
2128     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2129     ConstantInt *C1;
2130     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2131       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2132   }
2133
2134   // X + X*C --> X * (C+1)
2135   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2136     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2137
2138   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2139   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2140     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2141   
2142
2143   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2144   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2145     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2146       return R;
2147   
2148   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2149   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2150     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2151     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2152     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2153     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2154     if (LHSKnownZero != 0) {
2155       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2156       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2157       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2158       
2159       // No bits in common -> bitwise or.
2160       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2161         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2162     }
2163   }
2164
2165   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2166   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2167     Value *W, *X, *Y, *Z;
2168     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2169         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2170       if (W != Y) {
2171         if (W == Z) {
2172           std::swap(Y, Z);
2173         } else if (Y == X) {
2174           std::swap(W, X);
2175         } else if (X == Z) {
2176           std::swap(Y, Z);
2177           std::swap(W, X);
2178         }
2179       }
2180
2181       if (W == Y) {
2182         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2183                                                             LHS->getName()), I);
2184         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2185       }
2186     }
2187   }
2188
2189   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2190     Value *X = 0;
2191     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2192       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2193
2194     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2195     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2196       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2197       if (Anded == CRHS) {
2198         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2199         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2200         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2201
2202         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2203         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2204
2205         // See if the and mask includes all of these bits.
2206         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2207
2208         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2209           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2210           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2211                                                             LHS->getName()), I);
2212           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2213         }
2214       }
2215     }
2216
2217     // Try to fold constant add into select arguments.
2218     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2219       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2220         return R;
2221   }
2222
2223   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2224   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2225   {
2226     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2227     Value *Other = RHS;
2228     if (!CI) {
2229       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2230       Other = LHS;
2231     }
2232     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2233         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2234          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2235         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2236       unsigned AS =
2237         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2238       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2239                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2240       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2241       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2242     }
2243   }
2244   
2245   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2246   {
2247     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2248     Value *Other = RHS;
2249     if (!SI) {
2250       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2251       Other = LHS;
2252     }
2253     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2254       Value *TV = SI->getTrueValue();
2255       Value *FV = SI->getFalseValue();
2256       Value *A, *N;
2257
2258       // Can we fold the add into the argument of the select?
2259       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2260       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2261           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2262         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2263       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2264           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2265         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2266     }
2267   }
2268   
2269   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2270   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2271     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2272       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2273
2274   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2275   // integer add followed by a sext.
2276   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2277     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2278     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2279       Constant *CI = 
2280         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2281       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2282           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2283           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2284         // Insert the new, smaller add.
2285         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2286                                                         CI, "addconv");
2287         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2288         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2289       }
2290     }
2291     
2292     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2293     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2294       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2295       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2296       // integer add will not overflow.
2297       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2298           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2299           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2300                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2301         // Insert the new integer add.
2302         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2303                                                         RHSConv->getOperand(0),
2304                                                         "addconv");
2305         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2306         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2307       }
2308     }
2309   }
2310   
2311   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2312   // integer add followed by a promotion.
2313   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2314     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2315     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2316     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2317     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2318     // instcombined.
2319     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2320       Constant *CI = 
2321       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2322       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2323           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2324           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2325         // Insert the new integer add.
2326         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2327                                                         CI, "addconv");
2328         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2329         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2330       }
2331     }
2332     
2333     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2334     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2335       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2336       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2337       // and if the integer add will not overflow.
2338       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2339           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2340           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2341                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2342         // Insert the new integer add.
2343         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2344                                                         RHSConv->getOperand(0),
2345                                                         "addconv");
2346         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2347         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2348       }
2349     }
2350   }
2351   
2352   return Changed ? &I : 0;
2353 }
2354
2355 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2356   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2357
2358   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2359       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2360     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2361
2362   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2363   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2364     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2365
2366   if (isa<UndefValue>(Op0))
2367     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2368   if (isa<UndefValue>(Op1))
2369     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2370
2371   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2372     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2373     if (C->isAllOnesValue())
2374       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2375
2376     // C - ~X == X + (1+C)
2377     Value *X = 0;
2378     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2379       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2380
2381     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2382     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2383     if (C->isZero()) {
2384       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2385         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2386           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2387             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2388             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2389                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2390               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2391               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2392                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2393             }
2394           }
2395         }
2396         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2397           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2398             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2399             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2400                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2401               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2402               return BinaryOperator::CreateLShr(
2403                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2404             }
2405           }
2406         }
2407       }
2408     }
2409
2410     // Try to fold constant sub into select arguments.
2411     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2412       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2413         return R;
2414
2415     if (isa<PHINode>(Op0))
2416       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2417         return NV;
2418   }
2419
2420   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2421     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2422
2423   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2424     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2425         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2426       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2427         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2428       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2429         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2430       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2431         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2432           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2433           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2434                                            Op1I->getOperand(0));
2435       }
2436     }
2437
2438     if (Op1I->hasOneUse()) {
2439       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2440       // is not used by anyone else...
2441       //
2442       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2443           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2444         // Swap the two operands of the subexpr...
2445         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2446         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2447         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2448
2449         // Create the new top level add instruction...
2450         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2451       }
2452
2453       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2454       //
2455       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2456           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2457         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2458
2459         Value *NewNot =
2460           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2461         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2462       }
2463
2464       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2465       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2466         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2467           if (CSI->isZero())
2468             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2469               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2470                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2471
2472       // X - X*C --> X * (1-C)
2473       ConstantInt *C2 = 0;
2474       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2475         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2476         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2477       }
2478
2479       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2480       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2481         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2482           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2483               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2484             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2485               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2486             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2487               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2488           }
2489     }
2490   }
2491
2492   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2493     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2494       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2495         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2496           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2497         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2498           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2499       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2500         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2501           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2502       }
2503     }
2504
2505   ConstantInt *C1;
2506   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2507     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2508       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2509
2510     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2511     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2512       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2513   }
2514   return 0;
2515 }
2516
2517 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2518 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2519 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2520 /// signed.
2521 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2522                            bool &TrueIfSigned) {
2523   switch (pred) {
2524   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2525     TrueIfSigned = true;
2526     return RHS->isZero();
2527   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2528     TrueIfSigned = true;
2529     return RHS->isAllOnesValue();
2530   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2531     TrueIfSigned = false;
2532     return RHS->isAllOnesValue();
2533   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2534     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2535     TrueIfSigned = true;
2536     return RHS->getValue() ==
2537       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2538   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2539     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2540     TrueIfSigned = true;
2541     return RHS->getValue().isSignBit();
2542   default:
2543     return false;
2544   }
2545 }
2546
2547 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2548   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2549   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2550
2551   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2552     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2553
2554   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2555   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2556     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2557
2558       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2559       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2560         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2561           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2562             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2563                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2564
2565       if (CI->isZero())
2566         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2567       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2568         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2569       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2570         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2571
2572       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2573       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2574         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2575                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2576       }
2577     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2578       if (Op1F->isNullValue())
2579         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2580
2581       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2582       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2583       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2584         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2585     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2586       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2587         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2588       
2589       // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2590       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1))
2591         if (ConstantFP *F = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op1V->getSplatValue()))
2592           if (F->isExactlyValue(1.0))
2593             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2594     }
2595     
2596     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2597       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2598           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2599         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2600         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2601                                                      Op1, "tmp");
2602         InsertNewInstBefore(Add, I);
2603         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2604                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2605         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2606         
2607       }
2608
2609     // Try to fold constant mul into select arguments.
2610     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2611       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2612         return R;
2613
2614     if (isa<PHINode>(Op0))
2615       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2616         return NV;
2617   }
2618
2619   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2620     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2621       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2622
2623   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2624     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2625
2626   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2627   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2628   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2629   // formed.
2630   CastInst *BoolCast = 0;
2631   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2632     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2633       BoolCast = CI;
2634   if (!BoolCast)
2635     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2636       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2637         BoolCast = CI;
2638   if (BoolCast) {
2639     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2640       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2641       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2642       bool TIS = false;
2643       
2644       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2645       // multiply into a shift/and combination.
2646       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2647           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2648           TIS) {
2649         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2650         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2651                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2652         Value *V =
2653           InsertNewInstBefore(
2654             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2655                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2656                                             ".mask"), I);
2657
2658         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2659         // or truncate to the multiply type.
2660         if (I.getType() != V->getType()) {
2661           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2662           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2663           Instruction::CastOps opcode = 
2664             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2665              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2666           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2667         }
2668
2669         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2670         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2671       }
2672     }
2673   }
2674
2675   return Changed ? &I : 0;
2676 }
2677
2678 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2679 /// instruction.
2680 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2681   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2682   
2683   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2684   int NonNullOperand = -1;
2685   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2686     if (ST->isNullValue())
2687       NonNullOperand = 2;
2688   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2689   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2690     if (ST->isNullValue())
2691       NonNullOperand = 1;
2692   
2693   if (NonNullOperand == -1)
2694     return false;
2695   
2696   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2697   
2698   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2699   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2700   
2701   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2702   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2703   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2704   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2705   // propagate a known value of the condition into its other users.
2706   
2707   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2708   // early exit.
2709   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2710     return true;
2711   
2712   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2713   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2714   
2715   while (BBI != BBFront) {
2716     --BBI;
2717     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2718     // information from below it cannot be propagated above it.
2719     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2720       break;
2721     
2722     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2723     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2724          I != E; ++I) {
2725       if (*I == SI) {
2726         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2727         AddToWorkList(BBI);
2728       } else if (*I == SelectCond) {
2729         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2730                                    ConstantInt::getFalse();
2731         AddToWorkList(BBI);
2732       }
2733     }
2734     
2735     // If we past the instruction, quit looking for it.
2736     if (&*BBI == SI)
2737       SI = 0;
2738     if (&*BBI == SelectCond)
2739       SelectCond = 0;
2740     
2741     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2742     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2743       break;
2744     
2745   }
2746   return true;
2747 }
2748
2749
2750 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2751 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2752 /// used by the visitors to those instructions.
2753 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2754 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2755   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2756
2757   // undef / X -> 0        for integer.
2758   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2759   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2760     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2761       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2762     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2763   }
2764
2765   // X / undef -> undef
2766   if (isa<UndefValue>(Op1))
2767     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2768
2769   return 0;
2770 }
2771
2772 /// This function implements the transforms common to both integer division
2773 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2774 /// division instructions.
2775 /// @brief Common integer divide transforms
2776 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2777   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2778
2779   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2780   if (Op0 == Op1) {
2781     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2782       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2783       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2784       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2785     }
2786
2787     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2788     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2789   }
2790   
2791   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2792     return Common;
2793   
2794   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2795   // This does not apply for fdiv.
2796   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2797     return &I;
2798
2799   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2800     // div X, 1 == X
2801     if (RHS->equalsInt(1))
2802       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2803
2804     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2805     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2806       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2807         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2808           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2809             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2810           else 
2811             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2812                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2813         }
2814
2815     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2816       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2817         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2818           return R;
2819       if (isa<PHINode>(Op0))
2820         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2821           return NV;
2822     }
2823   }
2824
2825   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2826   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2827     if (LHS->equalsInt(0))
2828       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2829
2830   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2831   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2832     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2833
2834   return 0;
2835 }
2836
2837 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2838   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2839
2840   // Handle the integer div common cases
2841   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2842     return Common;
2843
2844   // X udiv C^2 -> X >> C
2845   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2846   // if so, convert to a right shift.
2847   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2848     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2849       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2850                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2851   }
2852
2853   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2854   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2855     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2856         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2857       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2858       if (C1.isPowerOf2()) {
2859         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2860         const Type *NTy = N->getType();
2861         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2862           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2863           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2864         }
2865         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2866       }
2867     }
2868   }
2869   
2870   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2871   // where C1&C2 are powers of two.
2872   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2873     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2874       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2875         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2876         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2877           // Compute the shift amounts
2878           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2879           // Construct the "on true" case of the select
2880           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2881           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2882                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2883           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2884   
2885           // Construct the "on false" case of the select
2886           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2887           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2888                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2889           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2890
2891           // construct the select instruction and return it.
2892           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2893         }
2894       }
2895   return 0;
2896 }
2897
2898 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2899   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2900
2901   // Handle the integer div common cases
2902   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2903     return Common;
2904
2905   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2906     // sdiv X, -1 == -X
2907     if (RHS->isAllOnesValue())
2908       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2909
2910     // -X/C -> X/-C
2911     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2912       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2913   }
2914
2915   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2916   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2917   if (I.getType()->isInteger()) {
2918     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2919     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2920       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2921       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2922     }
2923   }      
2924   
2925   return 0;
2926 }
2927
2928 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2929   return commonDivTransforms(I);
2930 }
2931
2932 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2933 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2934 /// is used by the visitors to those instructions.
2935 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2936 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2937   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2938
2939   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2940   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2941     if (LHS->isNullValue())
2942       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2943
2944   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2945     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2946       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2947     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2948   }
2949   if (isa<UndefValue>(Op1))
2950     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2951
2952   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2953   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2954     return &I;
2955
2956   return 0;
2957 }
2958
2959 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2960 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2961 /// remainder instructions.
2962 /// @brief Common integer remainder transforms
2963 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2964   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2965
2966   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2967     return common;
2968
2969   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2970     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2971     if (RHS->equalsInt(0))
2972       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2973     
2974     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2975       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2976
2977     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2978       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2979         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2980           return R;
2981       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2982         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2983           return NV;
2984       }
2985
2986       // See if we can fold away this rem instruction.
2987       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2988       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2989       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2990                                KnownZero, KnownOne))
2991         return &I;
2992     }
2993   }
2994
2995   return 0;
2996 }
2997
2998 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2999   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3000
3001   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3002     return common;
3003   
3004   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3005     // X urem C^2 -> X and C
3006     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3007     // if so, convert to a bitwise and.
3008     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3009       if (C->getValue().isPowerOf2())
3010         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3011   }
3012
3013   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3014     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3015     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3016         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3017       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3018         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3019         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3020                                                                    "tmp"), I);
3021         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3022       }
3023     }
3024   }
3025
3026   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3027   // where C1&C2 are powers of two.
3028   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3029     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3030       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3031         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3032         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3033             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3034           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3035             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3036           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3037             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3038           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3039         }
3040       }
3041   }
3042   
3043   return 0;
3044 }
3045
3046 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3047   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3048
3049   // Handle the integer rem common cases
3050   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3051     return common;
3052   
3053   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3054     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3055         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3056          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3057       // X % -Y -> X % Y
3058       AddUsesToWorkList(I);
3059       I.setOperand(1, RHSNeg);
3060       return &I;
3061     }
3062
3063   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3064   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3065   if (I.getType()->isInteger()) {
3066     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3067     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3068       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3069       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3070     }
3071   }
3072
3073   return 0;
3074 }
3075
3076 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3077   return commonRemTransforms(I);
3078 }
3079
3080 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3081 // constant.
3082 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3083   return CI->getValue().isPowerOf2();
3084 }
3085
3086 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3087 // This is the same as lowones(~X).
3088 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3089   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3090 }
3091
3092 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3093 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3094 ///
3095 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3096 ///
3097 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3098 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3099 ///
3100 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3101 ///   0  A > B
3102 ///   1  A == B
3103 ///   2  A < B
3104 ///
3105 /// <=>  Value  Definition
3106 /// 000     0   Always false
3107 /// 001     1   A >  B
3108 /// 010     2   A == B
3109 /// 011     3   A >= B
3110 /// 100     4   A <  B
3111 /// 101     5   A != B
3112 /// 110     6   A <= B
3113 /// 111     7   Always true
3114 ///  
3115 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3116   switch (ICI->getPredicate()) {
3117     // False -> 0
3118   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3119   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3120   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3121   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3122   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3123   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3124   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3125   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3126   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3127   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3128     // True -> 7
3129   default:
3130     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3131     return 0;
3132   }
3133 }
3134
3135 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3136 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3137 /// predicate by reference.
3138 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3139   isOrdered = false;
3140   switch (CC) {
3141   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3142   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3143   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3144   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3145   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3146   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3147   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3148   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3149   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3150   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3151   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3152   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3153   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3154   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3155     // True -> 7
3156   default:
3157     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3158     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3159     return 0;
3160   }
3161 }
3162
3163 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3164 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3165 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3166 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3167 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3168   switch (code) {
3169   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3170   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3171   case  1: 
3172     if (sign)
3173       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3174     else
3175       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3176   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3177   case  3: 
3178     if (sign)
3179       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3180     else
3181       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3182   case  4: 
3183     if (sign)
3184       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3185     else
3186       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3187   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3188   case  6: 
3189     if (sign)
3190       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3191     else
3192       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3193   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3194   }
3195 }
3196
3197 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3198 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3199 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3200 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3201                            Value *LHS, Value *RHS) {
3202   switch (code) {
3203   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3204   case  0:
3205     if (isordered)
3206       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3207     else
3208       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3209   case  1: 
3210     if (isordered)
3211       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3212     else
3213       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3214   case  2: 
3215     if (isordered)
3216       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3217     else
3218       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3219   case  3: 
3220     if (isordered)
3221       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3222     else
3223       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3224   case  4: 
3225     if (isordered)
3226       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3227     else
3228       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3229   case  5: 
3230     if (isordered)
3231       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3232     else
3233       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3234   case  6: 
3235     if (isordered)
3236       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3237     else
3238       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3239   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3240   }
3241 }
3242
3243
3244 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3245   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3246     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3247      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3248     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3249      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3250 }
3251
3252 namespace { 
3253 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3254 struct FoldICmpLogical {
3255   InstCombiner &IC;
3256   Value *LHS, *RHS;
3257   ICmpInst::Predicate pred;
3258   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3259     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3260       pred(ICI->getPredicate()) {}
3261   bool shouldApply(Value *V) const {
3262     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3263       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3264         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3265                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3266     return false;
3267   }
3268   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3269     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3270     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3271       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3272       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3273     }
3274
3275     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3276     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3277     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3278     unsigned Code;
3279     switch (Log.getOpcode()) {
3280     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3281     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3282     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3283     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3284     }
3285
3286     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3287                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3288       
3289     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3290     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3291       return I;
3292     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3293     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3294   }
3295 };
3296 } // end anonymous namespace
3297
3298 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3299 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3300 // guaranteed to be a binary operator.
3301 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3302                                     ConstantInt *OpRHS,
3303                                     ConstantInt *AndRHS,
3304                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3305   Value *X = Op->getOperand(0);
3306   Constant *Together = 0;
3307   if (!Op->isShift())
3308     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3309
3310   switch (Op->getOpcode()) {
3311   case Instruction::Xor:
3312     if (Op->hasOneUse()) {
3313       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3314       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3315       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3316       And->takeName(Op);
3317       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3318     }
3319     break;
3320   case Instruction::Or:
3321     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3322       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3323
3324     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3325       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3326       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3327       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3328       Or->takeName(Op);
3329       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3330     }
3331     break;
3332   case Instruction::Add:
3333     if (Op->hasOneUse()) {
3334       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3335       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3336       // single bit constant.
3337       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3338
3339       // If there is only one bit set...
3340       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3341         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3342         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3343         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3344         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3345
3346         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3347         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3348           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3349           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3350           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3351           // no effect.
3352           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3353             TheAnd.setOperand(0, X);
3354             return &TheAnd;
3355           } else {
3356             // Pull the XOR out of the AND.
3357             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3358             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3359             NewAnd->takeName(Op);
3360             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3361           }
3362         }
3363       }
3364     }
3365     break;
3366
3367   case Instruction::Shl: {
3368     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3369     // the anded constant includes them, clear them now!
3370     //
3371     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3372     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3373     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3374     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3375
3376     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3377     // Masking out bits that the shift already masks
3378       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3379     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3380       TheAnd.setOperand(1, CI);
3381       return &TheAnd;
3382     }
3383     break;
3384   }
3385   case Instruction::LShr:
3386   {
3387     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3388     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3389     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3390     //
3391     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3392     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3393     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3394     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3395
3396     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3397     // Masking out bits that the shift already masks.
3398       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3399     } else if (CI != AndRHS) {
3400       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3401       return &TheAnd;
3402     }
3403     break;
3404   }
3405   case Instruction::AShr:
3406     // Signed shr.
3407     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3408     // with an and.
3409     if (Op->hasOneUse()) {
3410       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3411       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3412       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3413       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3414       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3415         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3416         // Make the argument unsigned.
3417         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3418         ShVal = InsertNewInstBefore(
3419             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3420                                    Op->getName()), TheAnd);
3421         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3422       }
3423     }
3424     break;
3425   }
3426   return 0;
3427 }
3428
3429
3430 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3431 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3432 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3433 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3434 /// insert new instructions.
3435 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3436                                            bool isSigned, bool Inside, 
3437                                            Instruction &IB) {
3438   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3439             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3440          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3441     
3442   if (Inside) {
3443     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3444       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3445
3446     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3447     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3448       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3449         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3450       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3451     }
3452
3453     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3454     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3455     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3456     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3457     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3458     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3459   }
3460
3461   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3462     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3463
3464   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3465   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3466   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3467     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3468         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3469     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3470   }
3471
3472   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3473   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3474   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3475   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3476   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3477   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3478   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3479 }
3480
3481 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3482 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3483 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3484 // not, since all 1s are not contiguous.
3485 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3486   const APInt& V = Val->getValue();
3487   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3488   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3489
3490   // look for the first zero bit after the run of ones
3491   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3492   // look for the first non-zero bit
3493   ME = V.getActiveBits(); 
3494   return true;
3495 }
3496
3497 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3498 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3499 /// the following xforms:
3500 /// 
3501 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3502 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3503 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3504 ///
3505 /// return (A +/- B).
3506 ///
3507 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3508                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3509                                         Instruction &I) {
3510   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3511   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3512       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3513
3514   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3515
3516   switch (LHSI->getOpcode()) {
3517   default: return 0;
3518   case Instruction::And:
3519     if (And(N, Mask) == Mask) {
3520       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3521       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3522            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3523           Mask->getValue().getBitWidth())
3524         break;
3525
3526       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3527       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3528       // is all N is, ignore it.
3529       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3530       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3531         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3532         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3533         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3534           break;
3535       }
3536     }
3537     return 0;
3538   case Instruction::Or:
3539   case Instruction::Xor:
3540     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3541     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3542          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3543         && And(N, Mask)->isZero())
3544       break;
3545     return 0;
3546   }
3547   
3548   Instruction *New;
3549   if (isSub)
3550     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3551   else
3552     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3553   return InsertNewInstBefore(New, I);
3554 }
3555
3556 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3557   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3558   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3559
3560   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3561     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3562
3563   // and X, X = X
3564   if (Op0 == Op1)
3565     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3566
3567   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3568   // purpose is to compute bits we don't care about.
3569   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3570     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3571     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3572     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3573                              KnownZero, KnownOne))
3574       return &I;
3575   } else {
3576     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3577       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3578         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3579     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3580       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3581     }
3582   }
3583   
3584   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3585     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3586     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3587
3588     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3589     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3590       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3591       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3592       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3593       switch (Op0I->getOpcode()) {
3594       case Instruction::Xor:
3595       case Instruction::Or:
3596         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3597         if (Op0I->hasOneUse()) {
3598           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3599             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3600             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3601                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3602             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3603             return BinaryOperator::Create(
3604                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3605           }
3606           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3607               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3608             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3609             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3610                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3611             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3612             return BinaryOperator::Create(
3613                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3614           }
3615         }
3616
3617         break;
3618       case Instruction::Add:
3619         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3620         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3621         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3622         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3623           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3624         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3625           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3626         break;
3627
3628       case Instruction::Sub:
3629         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3630         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3631         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3632         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3633           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3634
3635         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3636         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3637         if (Op0I->hasOneUse()) {
3638           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3639           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3640           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3641
3642           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3643           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3644               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3645             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3646             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3647             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3648           }
3649         }
3650         break;
3651
3652       case Instruction::Shl:
3653       case Instruction::LShr:
3654         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3655         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3656         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3657           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3658                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3659           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3660           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3661         }
3662         break;
3663       }
3664
3665       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3666         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3667           return Res;
3668     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3669       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3670       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3671       // frequently occurs for bitfield accesses.
3672       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3673         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3674             CastOp->getNumOperands() == 2)
3675           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3676             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3677               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3678               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3679               // This will fold the two constants together, which may allow 
3680               // other simplifications.
3681               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3682                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3683                 CastOp->getName()+".shrunk");
3684               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3685               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3686               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3687               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3688               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3689             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3690               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3691               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3692               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3693               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3694                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3695             }
3696           }
3697       }
3698     }
3699
3700     // Try to fold constant and into select arguments.
3701     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3702       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3703         return R;
3704     if (isa<PHINode>(Op0))
3705       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3706         return NV;
3707   }
3708
3709   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3710   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3711
3712   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3713     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3714
3715   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3716   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3717     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3718                                                I.getName()+".demorgan");
3719     InsertNewInstBefore(Or, I);
3720     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3721   }
3722   
3723   {
3724     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3725     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3726       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3727         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3728     
3729       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3730       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3731         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3732           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3733       }
3734     }
3735     
3736     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3737       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3738         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3739
3740       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3741       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3742         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3743           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3744       }
3745     }
3746     
3747     if (Op0->hasOneUse() &&
3748         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3749       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3750         I.swapOperands();     // Simplify below
3751         std::swap(Op0, Op1);
3752       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3753         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3754         I.swapOperands();     // Simplify below
3755         std::swap(Op0, Op1);
3756       }
3757     }
3758     if (Op1->hasOneUse() &&
3759         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3760       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3761         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3762         std::swap(A, B);
3763       }
3764       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3765         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3766         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3767         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3768       }
3769     }
3770   }
3771   
3772   { // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3773     // where C is a power of 2
3774     Value *A, *B;
3775     ConstantInt *C1, *C2;
3776     ICmpInst::Predicate LHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3777     ICmpInst::Predicate RHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3778     if (match(&I, m_And(m_ICmp(LHSCC, m_Value(A), m_ConstantInt(C1)),
3779                         m_ICmp(RHSCC, m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))))
3780       if (C1 == C2 && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3781           C1->getValue().isPowerOf2()) {
3782         Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(A, B);
3783         InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3784         return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, C1);
3785       }
3786   }
3787   
3788   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3789     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3790     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3791       return R;
3792
3793     Value *LHSVal, *RHSVal;
3794     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3795     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3796     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3797       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3798         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3799             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3800             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3801             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3802             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3803             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3804             
3805             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3806             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3807              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3808                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3809           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3810           ICmpInst::Predicate GT;
3811           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3812               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3813                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3814             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3815           else
3816             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3817           
3818           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3819           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3820           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3821             std::swap(LHS, RHS);
3822             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3823             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3824           }
3825
3826           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3827           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3828           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3829           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3830           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3831           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3832           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3833
3834           switch (LHSCC) {
3835           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3836           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3837             switch (RHSCC) {
3838             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3839             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3840             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3841             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3842               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3843             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3844             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3845             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3846               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3847             }
3848           case ICmpInst::ICMP_NE:
3849             switch (RHSCC) {
3850             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3851             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3852               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3853                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3854               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3855             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3856               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3857                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3858               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3859             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3860             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3861             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3862               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3863             case ICmpInst::ICMP_NE:
3864               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3865                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3866                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
3867                                                       LHSVal->getName()+".off");
3868                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3869                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3870                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3871               }
3872               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3873             }
3874             break;
3875           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3876             switch (RHSCC) {
3877             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3878             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3879             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3880               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3881             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3882               break;
3883             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3884             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3885               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3886             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3887               break;
3888             }
3889             break;
3890           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3891             switch (RHSCC) {
3892             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3893             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3894             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3895               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3896             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3897               break;
3898             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3899             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3900               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3901             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3902               break;
3903             }
3904             break;
3905           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3906             switch (RHSCC) {
3907             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3908             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3909             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3910               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3911             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3912               break;
3913             case ICmpInst::ICMP_NE:
3914               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3915                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3916               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3917             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3918               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3919                                      true, I);
3920             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3921               break;
3922             }
3923             break;
3924           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3925             switch (RHSCC) {
3926             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3927             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3928             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3929               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3930             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3931               break;
3932             case ICmpInst::ICMP_NE:
3933               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3934                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3935               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3936             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3937               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3938                                      true, I);
3939             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3940               break;
3941             }
3942             break;
3943           }
3944         }
3945   }
3946
3947   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3948   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3949     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3950       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3951         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3952         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3953             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3954             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3955                               I.getType(), TD) &&
3956             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3957                               I.getType(), TD)) {
3958           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3959                                                          Op1C->getOperand(0),
3960                                                          I.getName());
3961           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3962           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3963         }
3964       }
3965     
3966   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3967   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3968     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3969       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3970           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3971           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3972         Instruction *NewOp =
3973           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3974                                                         SI1->getOperand(0),
3975                                                         SI0->getName()), I);
3976         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3977                                       SI1->getOperand(1));
3978       }
3979   }
3980
3981   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
3982   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3983     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3984       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3985           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
3986         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3987         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3988           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3989             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3990             // false.
3991             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3992               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3993             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3994                                 RHS->getOperand(0));
3995           }
3996       } else {
3997         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
3998         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
3999         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4000             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4001           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4002             // Swap RHS operands to match LHS.
4003             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4004             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4005           }
4006           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4007             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4008             if (Op0CC == Op1CC)
4009               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4010             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4011                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4012               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4013             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4014               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4015             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4016               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4017             bool Op0Ordered;
4018             bool Op1Ordered;
4019             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4020             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4021             if (Op1Pred == 0) {
4022               std::swap(Op0, Op1);
4023               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4024               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4025             }
4026             if (Op0Pred == 0) {
4027               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4028               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4029               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4030                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4031               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4032               // uno && ord -> false
4033               if (!Op0Ordered)
4034                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4035               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4036               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4037                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4038             }
4039           }
4040         }
4041       }
4042     }
4043   }
4044
4045   return Changed ? &I : 0;
4046 }
4047
4048 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4049 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4050 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4051 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4052 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4053 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4054 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4055 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4056 /// match.
4057 ///
4058 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4059 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4060 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4061 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4062 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4063 /// byte of ByteValues is actually being set.
4064 ///
4065 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4066 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4067 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4068 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4069 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4070 ///
4071 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4072                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4073   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4074     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4075     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4076       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4077                                ByteValues) ||
4078              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4079                                ByteValues);
4080     }
4081   
4082     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4083     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4084     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4085       unsigned ShAmt = 
4086         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4087       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4088       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4089         return true;
4090
4091       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4092       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4093         // X << 2 -> collect(X, +2)
4094         OverallLeftShift += ByteShift;
4095         ByteMask >>= ByteShift;
4096       } else {
4097         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4098         OverallLeftShift -= ByteShift;
4099         ByteMask <<= ByteShift;
4100         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4101       }
4102
4103       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4104       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4105
4106       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4107                                ByteValues);
4108     }
4109
4110     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4111     // corresponding bytes in ByteMask.
4112     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4113         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4114       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4115       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4116       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4117       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4118       
4119       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4120         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4121         // the and mask is.
4122         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4123           continue;
4124         
4125         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4126         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4127         if (MaskB == 0) {
4128           ByteMask &= ~(1U << i);
4129           continue;
4130         }
4131         
4132         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4133         if (MaskB != Byte)
4134           return true;
4135
4136         // Otherwise, this byte is kept.
4137       }
4138
4139       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4140                                ByteValues);
4141     }
4142   }
4143   
4144   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4145   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4146   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4147   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4148   // their ultimate destination.
4149   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4150   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4151   
4152   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4153   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4154   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4155   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4156   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4157   // low part, it must be shifted left.
4158   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4159   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4160     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4161       return true;
4162   } else {
4163     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4164       return true;
4165   }
4166   
4167   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4168   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4169   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4170     return true;
4171   ByteValues[DestByteNo] = V;
4172   return false;
4173 }
4174
4175 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4176 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4177 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4178   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4179   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4180       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4181       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4182     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4183   
4184   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4185   /// defines each byte.
4186   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4187   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4188     
4189   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4190   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4191   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4192     return 0;
4193   
4194   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4195   Value *V = ByteValues[0];
4196   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4197   
4198   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4199   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4200     if (ByteValues[i] != V)
4201       return 0;
4202   const Type *Tys[] = { ITy };
4203   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4204   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4205   return CallInst::Create(F, V);
4206 }
4207
4208
4209 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4210   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4211   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4212
4213   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4214     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4215
4216   // or X, X = X
4217   if (Op0 == Op1)
4218     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4219
4220   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4221   // purpose is to compute bits we don't care about.
4222   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4223     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4224     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4225     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4226                              KnownZero, KnownOne))
4227       return &I;
4228   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4229     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4230   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4231     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4232       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4233   }
4234     
4235
4236   
4237   // or X, -1 == -1
4238   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4239     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4240     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4241     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4242       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4243       InsertNewInstBefore(Or, I);
4244       Or->takeName(Op0);
4245       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4246                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4247     }
4248
4249     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4250     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4251       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4252       InsertNewInstBefore(Or, I);
4253       Or->takeName(Op0);
4254       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4255                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4256     }
4257
4258     // Try to fold constant and into select arguments.
4259     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4260       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4261         return R;
4262     if (isa<PHINode>(Op0))
4263       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4264         return NV;
4265   }
4266
4267   Value *A = 0, *B = 0;
4268   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4269
4270   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4271     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4272       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4273   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4274     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4275       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4276
4277   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4278   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4279   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4280       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4281       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4282        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4283     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4284       return BSwap;
4285   }
4286   
4287   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4288   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4289       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4290     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4291     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4292     NOr->takeName(Op0);
4293     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4294   }
4295
4296   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4297   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4298       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4299     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4300     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4301     NOr->takeName(Op0);
4302     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4303   }
4304
4305   // (A & C)|(B & D)
4306   Value *C = 0, *D = 0;
4307   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4308       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4309     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4310     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4311     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4312     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4313       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4314       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4315       // replace with V+N.
4316       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4317         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4318             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4319           // Add commutes, try both ways.
4320           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4321             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4322           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4323             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4324         }
4325         // Or commutes, try both ways.
4326         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4327             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4328           // Add commutes, try both ways.
4329           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4330             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4331           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4332             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4333         }
4334       }
4335       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4336     }
4337     
4338     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4339     // terms for V1 & (V2|V3).
4340     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4341       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4342         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4343       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4344         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4345       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4346         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4347       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4348         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4349       
4350       if (V1) {
4351         Value *Or =
4352           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4353         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4354       }
4355     }
4356
4357 #define SELECT_MATCH(Val, I1, I2) \
4358     m_Select(m_Value(Val), m_ConstantInt(I1), m_ConstantInt(I2))
4359
4360     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4361     Value *C0 = 0;
4362     if (match(A, SELECT_MATCH(C0, -1, 0))) {
4363       Value *C1 = 0;
4364       if (match(D, m_Not(SELECT_MATCH(C1, -1, 0))) && C1 == C0)
4365         return SelectInst::Create(C1, C, B);
4366       if (match(B, m_Not(SELECT_MATCH(C1, -1, 0))) && C1 == C0)
4367         return SelectInst::Create(C1, C, D);
4368     }
4369     if (match(B, SELECT_MATCH(C0, -1, 0))) {
4370       Value *C1 = 0;
4371       if (match(C, m_Not(SELECT_MATCH(C1, -1, 0))) && C1 == C0)
4372         return SelectInst::Create(C1, A, D);
4373       if (match(A, m_Not(SELECT_MATCH(C1, -1, 0))) && C1 == C0)
4374         return SelectInst::Create(C1, C, D);
4375     }
4376     if (match(C, SELECT_MATCH(C0, -1, 0))) {
4377       Value *C1 = 0;
4378       if (match(D, m_Not(SELECT_MATCH(C1, -1, 0))) && C1 == C0)
4379         return SelectInst::Create(C1, A, B);
4380       if (match(B, m_Not(SELECT_MATCH(C1, -1, 0))) && C1 == C0)
4381         return SelectInst::Create(C1, A, D);
4382     }
4383     if (match(D, SELECT_MATCH(C0, -1, 0))) {
4384       Value *C1 = 0;
4385       if (match(C, m_Not(SELECT_MATCH(C1, -1, 0))) && C1 == C0)
4386         return SelectInst::Create(C1, A, B);
4387       if (match(A, m_Not(SELECT_MATCH(C1, -1, 0))) && C1 == C0)
4388         return SelectInst::Create(C1, C, B);
4389     }
4390     if (match(A, SELECT_MATCH(C0, 0, -1))) {
4391       Value *C1 = 0;
4392       if (match(D, m_Not(SELECT_MATCH(C1, 0, -1))) && C1 == C0)
4393         return SelectInst::Create(C1, B, C);
4394       if (match(B, m_Not(SELECT_MATCH(C1, 0, -1))) && C1 == C0)
4395         return SelectInst::Create(C1, D, C);
4396     }
4397     if (match(B, SELECT_MATCH(C0, 0, -1))) {
4398       Value *C1 = 0;
4399       if (match(C, m_Not(SELECT_MATCH(C1, 0, -1))) && C1 == C0)
4400         return SelectInst::Create(C1, D, A);
4401       if (match(A, m_Not(SELECT_MATCH(C1, 0, -1))) && C1 == C0)
4402         return SelectInst::Create(C1, D, C);
4403     }
4404     if (match(C, SELECT_MATCH(C0, 0, -1))) {
4405       Value *C1 = 0;
4406       if (match(D, m_Not(SELECT_MATCH(C1, 0, -1))) && C1 == C0)
4407         return SelectInst::Create(C1, B, A);
4408       if (match(B, m_Not(SELECT_MATCH(C1, 0, -1))) && C1 == C0)
4409         return SelectInst::Create(C1, D, A);
4410     }
4411     if (match(D, SELECT_MATCH(C0, 0, -1))) {
4412       Value *C1 = 0;
4413       if (match(C, m_Not(SELECT_MATCH(C1, 0, -1))) && C1 == C0)
4414         return SelectInst::Create(C1, B, A);
4415       if (match(A, m_Not(SELECT_MATCH(C1, 0, -1))) && C1 == C0)
4416         return SelectInst::Create(C1, B, C);
4417     }
4418 #undef SELECT_MATCH
4419   }
4420   
4421   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4422   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4423     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4424       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4425           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4426           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4427         Instruction *NewOp =
4428         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4429                                                      SI1->getOperand(0),
4430                                                      SI0->getName()), I);
4431         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4432                                       SI1->getOperand(1));
4433       }
4434   }
4435
4436   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4437     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4438       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4439   } else {
4440     A = 0;
4441   }
4442   // Note, A is still live here!
4443   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4444     if (Op0 == B)
4445       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4446
4447     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4448     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4449       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4450                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4451       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4452     }
4453   }
4454
4455   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4456   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4457     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4458       return R;
4459
4460     Value *LHSVal, *RHSVal;
4461     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4462     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4463     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4464       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4465         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4466             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4467             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4468             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4469             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4470             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4471             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4472             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4473           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4474           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4475           bool NeedsSwap;
4476           if (ICmpInst::isEquality(LHSCC) ? ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)
4477                                           : ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4478             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4479           else
4480             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4481             
4482           if (NeedsSwap) {
4483             std::swap(LHS, RHS);
4484             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4485             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4486           }
4487
4488           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4489           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4490           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4491           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4492           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4493           // equal.
4494           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4495
4496           switch (LHSCC) {
4497           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4498           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4499             switch (RHSCC) {
4500             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4501             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4502               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4503                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4504                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4505                                                       LHSVal->getName()+".off");
4506                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4507                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4508                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4509               }
4510               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4511             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4512             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4513               break;
4514             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4515             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4516             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4517               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4518             }
4519             break;
4520           case ICmpInst::ICMP_NE:
4521             switch (RHSCC) {
4522             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4523             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4524             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4525             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4526               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4527             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4528             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4529             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4530               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4531             }
4532             break;
4533           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4534             switch (RHSCC) {
4535             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4536             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4537               break;
4538             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4539               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4540               // this can cause overflow.
4541               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4542                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4543               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4544                                      false, I);
4545             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4546               break;
4547             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4548             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4549               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4550             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4551               break;
4552             }
4553             break;
4554           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4555             switch (RHSCC) {
4556             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4557             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4558               break;
4559             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4560               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4561               // this can cause overflow.
4562               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4563                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4564               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4565                                      false, I);
4566             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4567               break;
4568             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4569             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4570               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4571             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4572               break;
4573             }
4574             break;
4575           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4576             switch (RHSCC) {
4577             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4578             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4579             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4580               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4581             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4582               break;
4583             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4584             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4585               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4586             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4587               break;
4588             }
4589             break;
4590           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4591             switch (RHSCC) {
4592             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4593             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4594             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4595               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4596             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4597               break;
4598             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4599             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4600               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4601             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4602               break;
4603             }
4604             break;
4605           }
4606         }
4607   }
4608     
4609   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4610   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4611     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4612       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4613         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4614             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4615           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4616           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4617               // Only do this if the casts both really cause code to be
4618               // generated.
4619               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4620                                 I.getType(), TD) &&
4621               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4622                                 I.getType(), TD)) {
4623             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4624                                                           Op1C->getOperand(0),
4625                                                           I.getName());
4626             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4627             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4628           }
4629         }
4630       }
4631   }
4632   
4633     
4634   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4635   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4636     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4637       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4638           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4639           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4640         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4641           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4642             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4643             // true.
4644             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4645               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4646             
4647             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4648             // rest.
4649             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4650                                 RHS->getOperand(0));
4651           }
4652       } else {
4653         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4654         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4655         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4656             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4657           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4658             // Swap RHS operands to match LHS.
4659             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4660             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4661           }
4662           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4663             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4664             if (Op0CC == Op1CC)
4665               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4666             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4667                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4668               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4669             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4670               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4671             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4672               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4673             bool Op0Ordered;
4674             bool Op1Ordered;
4675             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4676             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4677             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4678               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4679               // or'ed predicates.
4680               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4681                                        Op0LHS, Op0RHS);
4682               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4683                 return I;
4684               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4685               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4686             }
4687           }
4688         }
4689       }
4690     }
4691   }
4692
4693   return Changed ? &I : 0;
4694 }
4695
4696 namespace {
4697
4698 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4699 struct XorSelf {
4700   Value *RHS;
4701   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4702   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4703   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4704     return &Xor;
4705   }
4706 };
4707
4708 }
4709
4710 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4711   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4712   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4713
4714   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4715     if (isa<UndefValue>(Op0))
4716       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4717       // idiom (misuse).
4718       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4719     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4720   }
4721
4722   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4723   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4724     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4725     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4726   }
4727   
4728   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4729   // purpose is to compute bits we don't care about.
4730   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4731     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4732     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4733     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4734                              KnownZero, KnownOne))
4735       return &I;
4736   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4737     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4738   }
4739
4740   // Is this a ~ operation?
4741   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4742     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4743     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4744     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4745       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4746           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4747         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4748         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4749           Instruction *NotY =
4750             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4751                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4752           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4753           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4754             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4755           else
4756             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4757         }
4758       }
4759     }
4760   }
4761   
4762   
4763   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4764     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4765     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4766       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4767         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4768                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4769
4770       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4771         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4772                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4773     }
4774
4775     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4776     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4777       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4778         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4779           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4780           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4781             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4782                                              Op0C->getDestTy())) {
4783               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4784                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4785                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4786               NewCI->takeName(CI);
4787               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4788             }
4789           }
4790         }
4791       }
4792     }
4793
4794     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4795       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4796       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4797         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4798           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4799           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4800                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4801           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4802         }
4803           
4804       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4805         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4806           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4807           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4808             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4809             return BinaryOperator::CreateSub(
4810                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4811                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4812                                           Op0I->getOperand(0));
4813           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4814             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4815             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4816             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4817
4818           }
4819         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4820           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4821           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4822             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4823             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4824             // NewRHS.
4825             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4826             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4827                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4828             AddToWorkList(Op0I);
4829             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4830             I.setOperand(1, NewRHS);
4831             return &I;
4832           }
4833         }
4834       }
4835     }
4836
4837     // Try to fold constant and into select arguments.
4838     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4839       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4840         return R;
4841     if (isa<PHINode>(Op0))
4842       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4843         return NV;
4844   }
4845
4846   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4847     if (X == Op1)
4848       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4849
4850   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4851     if (X == Op0)
4852       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4853
4854   
4855   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4856   if (Op1I) {
4857     Value *A, *B;
4858     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4859       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4860         Op1I->swapOperands();
4861         I.swapOperands();
4862         std::swap(Op0, Op1);
4863       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4864         I.swapOperands();     // Simplified below.
4865         std::swap(Op0, Op1);
4866       }
4867     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4868       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4869         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4870       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4871         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4872     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4873       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4874         Op1I->swapOperands();
4875         std::swap(A, B);
4876       }
4877       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4878         I.swapOperands();     // Simplified below.
4879         std::swap(Op0, Op1);
4880       }
4881     }
4882   }
4883   
4884   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4885   if (Op0I) {
4886     Value *A, *B;
4887     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4888       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4889         std::swap(A, B);
4890       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4891         Instruction *NotB =
4892           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4893         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4894       }
4895     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4896       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4897         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4898       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4899         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4900     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4901       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4902         std::swap(A, B);
4903       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4904           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4905         Instruction *N =
4906           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4907         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4908       }
4909     }
4910   }
4911   
4912   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4913   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4914       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4915       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4916       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4917     Instruction *NewOp =
4918       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4919                                                     Op1I->getOperand(0),
4920                                                     Op0I->getName()), I);
4921     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4922                                   Op1I->getOperand(1));
4923   }
4924     
4925   if (Op0I && Op1I) {
4926     Value *A, *B, *C, *D;
4927     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4928     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4929         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4930       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4931         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4932     }
4933     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4934     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4935         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4936       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4937         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4938     }
4939     
4940     // (A & B)^(C & D)
4941     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4942         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4943         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4944       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4945       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4946       if (A == C)
4947         X = A, Y = B, Z = D;
4948       else if (A == D)
4949         X = A, Y = B, Z = C;
4950       else if (B == C)
4951         X = B, Y = A, Z = D;
4952       else if (B == D)
4953         X = B, Y = A, Z = C;
4954       
4955       if (X) {
4956         Instruction *NewOp =
4957         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4958         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4959       }
4960     }
4961   }
4962     
4963   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4964   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4965     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4966       return R;
4967
4968   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4969   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4970     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4971       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4972         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4973         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4974             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4975             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4976                               I.getType(), TD) &&
4977             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4978                               I.getType(), TD)) {
4979           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4980                                                          Op1C->getOperand(0),
4981                                                          I.getName());
4982           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4983           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4984         }
4985       }
4986   }
4987
4988   return Changed ? &I : 0;
4989 }
4990
4991 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4992 /// overflowed for this type.
4993 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4994                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4995   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4996
4997   if (IsSigned)
4998     if (In2->getValue().isNegative())
4999       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5000     else
5001       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5002   else
5003     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5004 }
5005
5006 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5007 /// overflowed for this type.
5008 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5009                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5010   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5011
5012   if (IsSigned)
5013     if (In2->getValue().isNegative())
5014       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5015     else
5016       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5017   else
5018     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5019 }
5020
5021 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5022 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5023 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5024 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5025   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5026   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5027   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5028   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5029
5030   // Build a mask for high order bits.
5031   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5032   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5033
5034   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5035        ++i, ++GTI) {
5036     Value *Op = *i;
5037     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5038     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5039       if (OpC->isZero()) continue;
5040       
5041       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5042       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5043         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5044         
5045         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5046           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5047         else
5048           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5049                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5050                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5051                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5052         continue;
5053       }
5054       
5055       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5056       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5057       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5058       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5059         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5060       else {
5061         // Emit an add instruction.
5062         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5063            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5064                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5065       }
5066       continue;
5067     }
5068     // Convert to correct type.
5069     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5070       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5071         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5072       else
5073         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5074                                                  Op->getName()+".c"), I);
5075     }
5076     if (Size != 1) {
5077       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5078       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5079         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5080       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5081         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5082                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5083     }
5084
5085     // Emit an add instruction.
5086     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5087       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5088                                     cast<Constant>(Result));
5089     else
5090       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5091                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5092   }
5093   return Result;
5094 }
5095
5096
5097 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5098 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5099 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5100 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5101 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5102 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5103 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5104 ///
5105 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5106 /// 
5107 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5108                                           InstCombiner &IC) {
5109   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5110   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5111
5112   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5113   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5114   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5115   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5116   // because the expression will cross zero at the same point.
5117   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5118   int64_t Offset = 0;
5119   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5120     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5121       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5122       if (CI->isZero()) continue;
5123
5124       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5125       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5126         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5127       } else {
5128         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5129         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5130       }
5131     } else {
5132       // Found our variable index.
5133       break;
5134     }
5135   }
5136   
5137   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5138   // evaluate it the general way.
5139   if (i == e) return 0;
5140   
5141   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5142   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5143   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5144   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5145   
5146   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5147   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5148     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5149     if (!CI) return 0;
5150    
5151     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5152     if (CI->isZero()) continue;
5153     
5154     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5155     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5156       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5157     } else {
5158       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5159       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5160     }
5161   }
5162   
5163   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5164   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5165   // the index.
5166   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5167   if (Offset == 0) {
5168     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5169     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5170     // computation crosses zero.
5171     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5172       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5173                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5174     return VariableIdx;
5175   }
5176   
5177   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5178   // the pointer size, so get it.
5179   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5180   
5181   Offset &= PtrSizeMask;
5182   VariableScale &= PtrSizeMask;
5183
5184   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5185   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5186   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5187   // multiple of the variable scale.
5188   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5189   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5190     return 0;
5191
5192   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5193   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5194   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5195     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5196                                               true /*SExt*/, 
5197                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5198   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5199   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5200 }
5201
5202
5203 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5204 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5205 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5206                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5207                                        Instruction &I) {
5208   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5209
5210   // Look through bitcasts.
5211   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5212     RHS = BCI->getOperand(0);
5213
5214   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5215   if (PtrBase == RHS) {
5216     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5217     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5218     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5219     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5220     
5221     // If not, synthesize the offset the hard way.
5222     if (Offset == 0)
5223       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5224     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5225                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5226   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5227     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5228     // compare the base pointer.
5229     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5230       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5231       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5232                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5233       if (IndicesTheSame)
5234         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5235           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5236             IndicesTheSame = false;
5237             break;
5238           }
5239
5240       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5241       if (IndicesTheSame)
5242         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5243                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5244
5245       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5246       // different, bail out.
5247       return 0;
5248     }
5249
5250     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5251     bool AllZeros = true;
5252     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5253       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5254           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5255         AllZeros = false;
5256         break;
5257       }
5258     if (AllZeros)
5259       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5260                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5261
5262     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5263     AllZeros = true;
5264     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5265       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5266           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5267         AllZeros = false;
5268         break;
5269       }
5270     if (AllZeros)
5271       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5272
5273     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5274       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5275       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5276       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5277       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5278         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5279           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5280                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5281             // Irreconcilable differences.
5282             NumDifferences = 2;
5283             break;
5284           } else {
5285             if (NumDifferences++) break;
5286             DiffOperand = i;
5287           }
5288         }
5289
5290       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5291         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5292                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5293                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5294
5295       else if (NumDifferences == 1) {
5296         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5297         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5298         // Make sure we do a signed comparison here.
5299         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5300       }
5301     }
5302
5303     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5304     // the result to fold to a constant!
5305     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5306         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5307       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5308       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5309       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5310       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5311     }
5312   }
5313   return 0;
5314 }
5315
5316 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5317 ///
5318 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5319                                                 Instruction *LHSI,
5320                                                 Constant *RHSC) {
5321   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5322   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5323   
5324   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5325   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5326   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5327   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5328   
5329   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5330   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5331   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5332   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5333   
5334   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5335   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5336   if (LHSUnsigned)
5337     ++InputSize;
5338   
5339   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5340   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5341     return 0;
5342   
5343   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5344   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5345   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5346   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5347   
5348   ICmpInst::Predicate Pred;
5349   switch (I.getPredicate()) {
5350   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5351   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5352   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5353     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5354     break;
5355   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5356   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5357     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5358     break;
5359   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5360   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5361     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5362     break;
5363   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5364   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5365     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5366     break;
5367   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5368   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5369     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5370     break;
5371   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5372   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5373     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5374     break;
5375   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5376     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5377   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5378     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5379   }
5380   
5381   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5382   
5383   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5384   
5385   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5386   // comparing an i8 to 300.0.
5387   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5388   
5389   if (!LHSUnsigned) {
5390     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5391     // and large values.
5392     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5393     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5394                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5395     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5396       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5397           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5398         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5399       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5400     }
5401   } else {
5402     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5403     // +INF and large values.
5404     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5405     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5406                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5407     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5408       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5409           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5410         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5411       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5412     }
5413   }
5414   
5415   if (!LHSUnsigned) {
5416     // See if the RHS value is < SignedMin.
5417     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5418     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5419                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5420     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5421       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5422           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5423         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5424       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5425     }
5426   }
5427
5428   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5429   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5430   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5431   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5432   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5433   if (!RHS.isZero() &&
5434       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5435     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5436     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5437     // at this point.
5438     switch (Pred) {
5439     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5440     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5441       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5442     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5443       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5444     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5445       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5446       // (float)int <= -4.4  --> false
5447       if (RHS.isNegative())
5448         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5449       break;
5450     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5451       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5452       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5453       if (RHS.isNegative())
5454         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5455       break;
5456     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5457       // (float)int < -4.4   --> false
5458       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5459       if (RHS.isNegative())
5460         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5461       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5462       break;
5463     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5464       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5465       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5466       if (!RHS.isNegative())
5467         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5468       break;
5469     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5470       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5471       // (float)int > -4.4   --> true
5472       if (RHS.isNegative())
5473         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5474       break;
5475     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5476       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5477       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5478       if (RHS.isNegative())
5479         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5480       break;
5481     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5482       // (float)int >= -4.4   --> true
5483       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5484       if (!RHS.isNegative())
5485         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5486       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5487       break;
5488     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5489       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5490       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5491       if (!RHS.isNegative())
5492         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5493       break;
5494     }
5495   }
5496
5497   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5498   // comparison.
5499   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5500 }
5501
5502 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5503   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5504   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5505
5506   // Fold trivial predicates.
5507   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5508     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5509   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5510     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5511   
5512   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5513   if (Op0 == Op1) {
5514     switch (I.getPredicate()) {
5515     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5516     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5517     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5518     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5519       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5520     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5521     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5522     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5523       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5524       
5525     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5526     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5527     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5528     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5529       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5530       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5531       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5532       return &I;
5533       
5534     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5535     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5536     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5537     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5538       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5539       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5540       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5541       return &I;
5542     }
5543   }
5544     
5545   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5546     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5547
5548   // Handle fcmp with constant RHS
5549   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5550     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5551     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5552       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5553         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5554           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5555         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5556                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5557         // True if unordered.
5558         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5559       }
5560     }
5561     
5562     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5563       switch (LHSI->getOpcode()) {
5564       case Instruction::PHI:
5565         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5566         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5567         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5568         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5569           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5570             return NV;
5571         break;
5572       case Instruction::SIToFP:
5573       case Instruction::UIToFP:
5574         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5575           return NV;
5576         break;
5577       case Instruction::Select:
5578         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5579         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5580         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5581         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5582         if (LHSI->hasOneUse()) {
5583           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5584             // Fold the known value into the constant operand.
5585             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5586             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5587             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5588                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5589                                                       I.getName()), I);
5590           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5591             // Fold the known value into the constant operand.
5592             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5593             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5594             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5595                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5596                                                       I.getName()), I);
5597           }
5598         }
5599
5600         if (Op1)
5601           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5602         break;
5603       }
5604   }
5605
5606   return Changed ? &I : 0;
5607 }
5608
5609 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5610   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5611   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5612   const Type *Ty = Op0->getType();
5613
5614   // icmp X, X
5615   if (Op0 == Op1)
5616     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5617                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5618
5619   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5620     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5621   
5622   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5623   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5624   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5625        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5626       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5627        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5628     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5629                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5630
5631   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5632   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5633     switch (I.getPredicate()) {
5634     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5635     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5636       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5637       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5638       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5639     }
5640     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5641       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5642
5643     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5644       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5645       // FALL THROUGH
5646     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5647       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5648       InsertNewInstBefore(Not, I);
5649       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5650     }
5651     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5652       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5653       // FALL THROUGH
5654     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5655       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5656       InsertNewInstBefore(Not, I);
5657       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5658     }
5659     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5660       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5661       // FALL THROUGH
5662     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5663       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5664       InsertNewInstBefore(Not, I);
5665       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5666     }
5667     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5668       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5669       // FALL THROUGH
5670     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5671       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5672       InsertNewInstBefore(Not, I);
5673       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5674     }
5675     }
5676   }
5677
5678   // See if we are doing a comparison with a constant.
5679   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5680     Value *A, *B;
5681     
5682     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5683     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5684         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5685       // (icmp cond A B) if cond is equality
5686       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5687     }
5688     
5689     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5690     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5691     // them being folded in the code below.
5692     switch (I.getPredicate()) {
5693     default: break;
5694     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5695       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5696         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5697       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5698     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5699       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5700         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5701       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5702     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5703       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5704         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5705       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5706     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5707       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5708         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5709       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5710     }
5711     
5712     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5713     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5714     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5715     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5716     
5717     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5718     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5719     bool UnusedBit;
5720     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5721     
5722     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5723                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5724                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5725                              KnownZero, KnownOne, 0))
5726       return &I;
5727         
5728     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5729     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5730     // EQ and NE we use unsigned values.
5731     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5732     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5733       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5734     else
5735       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5736     
5737     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5738     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5739     // that code below can assume that Min != Max.
5740     if (Min == Max)
5741       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5742                                                           ConstantInt::get(Min),
5743                                                           CI));
5744     
5745     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5746     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5747     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5748     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5749     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5750     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5751       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5752         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5753       break;
5754     case ICmpInst::ICMP_NE:
5755       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5756         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5757       break;
5758     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5759       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5760         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5761       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5762         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5763       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5764         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5765       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5766         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5767         
5768       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5769       if (CI->isMinValue(true))
5770         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5771                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5772       break;
5773     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5774       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5775         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5776       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5777         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5778         
5779       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5780         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5781       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5782         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5783       
5784       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5785       if (CI->isMaxValue(true))
5786         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5787                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5788       break;
5789     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5790       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5791         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5792       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5793         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5794       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5795         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5796       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5797         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5798       break;
5799     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5800       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5801         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5802       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5803         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5804         
5805       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5806         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5807       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5808         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5809       break;
5810     }
5811   }
5812
5813   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5814   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5815   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5816   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5817   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5818   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5819   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5820   if (I.hasOneUse())
5821     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5822       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5823           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5824         return 0;
5825
5826   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5827   // can be folded into the comparison.
5828   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5829     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5830     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5831     // instruction can be folded into the icmp 
5832     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5833       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5834         return Res;
5835   }
5836
5837   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5838   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5839     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5840       switch (LHSI->getOpcode()) {
5841       case Instruction::GetElementPtr:
5842         if (RHSC->isNullValue()) {
5843           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5844           bool isAllZeros = true;
5845           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5846             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5847                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5848               isAllZeros = false;
5849               break;
5850             }
5851           if (isAllZeros)
5852             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5853                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5854         }
5855         break;
5856
5857       case Instruction::PHI:
5858         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5859         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5860         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5861         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5862           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5863             return NV;
5864         break;
5865       case Instruction::Select: {
5866         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5867         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5868         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5869         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5870         if (LHSI->hasOneUse()) {
5871           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5872             // Fold the known value into the constant operand.
5873             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5874             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5875             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5876                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5877                                                    I.getName()), I);
5878           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5879             // Fold the known value into the constant operand.
5880             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5881             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5882             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5883                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5884                                                    I.getName()), I);
5885           }
5886         }
5887
5888         if (Op1)
5889           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5890         break;
5891       }
5892       case Instruction::Malloc:
5893         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5894         // can assume it is successful and remove the malloc.
5895         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5896           AddToWorkList(LHSI);
5897           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5898                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5899         }
5900         break;
5901       }
5902   }
5903
5904   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5905   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5906     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5907       return NI;
5908   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5909     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5910                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5911       return NI;
5912
5913   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5914   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5915   // now.
5916   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5917     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5918         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5919       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5920       // operand, where it can often be eliminated completely.
5921       Op0 = CI->getOperand(0);
5922
5923       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5924       // so eliminate it as well.
5925       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5926         Op1 = CI2->getOperand(0);
5927
5928       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5929       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5930         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5931           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5932         } else {
5933           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5934           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5935         }
5936       }
5937       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5938     }
5939   }
5940   
5941   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5942     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5943     // This comes up when you have code like
5944     //   int X = A < B;
5945     //   if (X) ...
5946     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5947     // with a constant or another cast from the same type.
5948     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5949       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5950         return R;
5951   }
5952   
5953   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5954   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5955     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5956       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5957           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5958           I.isEquality()) {
5959         switch (Op0I->getOpcode()) {
5960         default: break;
5961         case Instruction::Add:
5962         case Instruction::Sub:
5963         case Instruction::Xor:
5964           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5965           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5966                               Op1I->getOperand(0));
5967           break;
5968         case Instruction::Mul:
5969           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5970             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5971             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5972             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5973               const APInt &AP = CI->getValue();
5974               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
5975                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5976                                                            AP.getBitWidth() -
5977                                                       AP.countTrailingZeros()));
5978               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
5979                                                             Mask);
5980               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
5981                                                             Mask);
5982               InsertNewInstBefore(And1, I);
5983               InsertNewInstBefore(And2, I);
5984               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
5985             }
5986           }
5987           break;
5988         }
5989       }
5990     }
5991   }
5992   
5993   // ~x < ~y --> y < x
5994   { Value *A, *B;
5995     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5996         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5997       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5998   }
5999   
6000   if (I.isEquality()) {
6001     Value *A, *B, *C, *D;
6002     
6003     // -x == -y --> x == y
6004     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6005         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6006       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6007     
6008     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6009       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6010         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6011         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6012                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6013       }
6014
6015       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6016         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6017         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
6018           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
6019             if (Op1->hasOneUse()) {
6020               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6021               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6022               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6023                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
6024             }
6025         
6026         // A^B == A^D -> B == D
6027         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6028         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6029         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6030         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6031       }
6032     }
6033     
6034     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6035         (A == Op0 || B == Op0)) {
6036       // A == (A^B)  ->  B == 0
6037       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6038       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6039                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6040     }
6041     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
6042       // (A-B) == A  ->  B == 0
6043       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6044                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6045     }
6046     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
6047       // A == (A-B)  ->  B == 0
6048       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6049                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6050     }
6051     
6052     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6053     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6054         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6055         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6056       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6057       
6058       if (A == C) {
6059         X = B; Y = D; Z = A;
6060       } else if (A == D) {
6061         X = B; Y = C; Z = A;
6062       } else if (B == C) {
6063         X = A; Y = D; Z = B;
6064       } else if (B == D) {
6065         X = A; Y = C; Z = B;
6066       }
6067       
6068       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6069         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6070         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6071         I.setOperand(0, Op1);
6072         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6073         return &I;
6074       }
6075     }
6076   }
6077   return Changed ? &I : 0;
6078 }
6079
6080
6081 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6082 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6083 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6084                                           ConstantInt *DivRHS) {
6085   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6086   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6087   
6088   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6089   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6090   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6091   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6092   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6093   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6094   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6095   // if it finds it. 
6096   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6097   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6098     return 0;
6099   if (DivRHS->isZero())
6100     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6101   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6102     return 0; // The overflow computation also screws up here
6103   if (DivRHS->isOne())
6104     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6105               // with INT_MIN.
6106
6107   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6108   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6109   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6110   // instead of computing a divide. 
6111   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6112
6113   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6114   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6115   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6116   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6117                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6118
6119   // Get the ICmp opcode
6120   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6121
6122   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6123   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6124   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6125   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6126   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6127   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6128   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6129   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6130   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6131   
6132   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6133     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6134     LoBound = Prod;
6135     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6136     if (!HiOverflow)
6137       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6138   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6139     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6140       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6141       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6142       HiBound = DivRHS;
6143     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6144       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6145       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6146       if (!HiOverflow)
6147         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6148     } else {                       // (X / pos) op neg
6149       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6150       HiBound = AddOne(Prod);
6151       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6152       if (!LoOverflow) {
6153         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6154         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6155                                      true) ? -1 : 0;
6156        }
6157     }
6158   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6159     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6160       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6161       LoBound = AddOne(DivRHS);
6162       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6163       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6164         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6165         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6166       }
6167     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6168       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6169       HiBound = AddOne(Prod);
6170       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6171       if (!LoOverflow)
6172         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6173     } else {                       // (X / neg) op neg
6174       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6175       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6176       if (!HiOverflow)
6177         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6178     }
6179     
6180     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6181     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6182   }
6183
6184   Value *X = DivI->getOperand(0);
6185   switch (Pred) {
6186   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6187   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6188     if (LoOverflow && HiOverflow)
6189       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6190     else if (HiOverflow)
6191       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6192                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6193     else if (LoOverflow)
6194       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6195                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6196     else
6197       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6198   case ICmpInst::ICMP_NE:
6199     if (LoOverflow && HiOverflow)
6200       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6201     else if (HiOverflow)
6202       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6203                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6204     else if (LoOverflow)
6205       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6206                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6207     else
6208       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6209   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6210   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6211     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6212       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6213     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6214       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6215     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6216   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6217   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6218     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6219       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6220     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6221       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6222     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6223       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6224     else
6225       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6226   }
6227 }
6228
6229
6230 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6231 ///
6232 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6233                                                           Instruction *LHSI,
6234                                                           ConstantInt *RHS) {
6235   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6236   
6237   switch (LHSI->getOpcode()) {
6238   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6239     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6240       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6241       // fold the xor.
6242       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6243           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6244         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6245         
6246         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6247         // the operation, just stop using the Xor.
6248         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6249           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6250           AddToWorkList(LHSI);
6251           return &ICI;
6252         }
6253         
6254         // Was the old condition true if the operand is positive?
6255         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6256         
6257         // If so, the new one isn't.
6258         isTrueIfPositive ^= true;
6259         
6260         if (isTrueIfPositive)
6261           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6262         else
6263           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6264       }
6265     }
6266     break;
6267   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6268     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6269         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6270       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6271       
6272       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6273       // and/compare to be the input width without changing the value
6274       // produced, eliminating a cast.
6275       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6276         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6277         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6278         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6279         // bit would not work.
6280         if (Cast->hasOneUse() &&
6281             (ICI.isEquality() ||
6282              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6283           uint32_t BitWidth = 
6284             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6285           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6286           NewCST.zext(BitWidth);
6287           APInt NewCI = RHSV;
6288           NewCI.zext(BitWidth);
6289           Instruction *NewAnd = 
6290             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6291                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6292           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6293           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6294                               ConstantInt::get(NewCI));
6295         }
6296       }
6297       
6298       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6299       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6300       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6301       // access.
6302       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6303       if (Shift && !Shift->isShift())
6304         Shift = 0;
6305       
6306       ConstantInt *ShAmt;
6307       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6308       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6309       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6310       
6311       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6312       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6313       // rights, as they sign-extend.
6314       if (ShAmt) {
6315         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6316         if (!CanFold) {
6317           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6318           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6319           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6320           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6321           
6322           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6323           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6324                AndCST->getValue()) == 0)
6325             CanFold = true;
6326         }
6327         
6328         if (CanFold) {
6329           Constant *NewCst;
6330           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6331             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6332           else
6333             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6334           
6335           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6336           // compared.
6337           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6338             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6339             // As a special case, check to see if this means that the
6340             // result is always true or false now.
6341             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6342               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6343             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6344               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6345           } else {
6346             ICI.setOperand(1, NewCst);
6347             Constant *NewAndCST;
6348             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6349               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6350             else
6351               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6352             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6353             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6354             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6355             AddUsesToWorkList(ICI);
6356             return &ICI;
6357           }
6358         }
6359       }
6360       
6361       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6362       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6363       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6364       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6365           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6366           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6367         // Compute C << Y.
6368         Value *NS;
6369         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6370           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6371                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6372         } else {
6373           // Insert a logical shift.
6374           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6375                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6376         }
6377         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6378         
6379         // Compute X & (C << Y).
6380         Instruction *NewAnd = 
6381           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6382         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6383         
6384         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6385         return &ICI;
6386       }
6387     }
6388     break;
6389     
6390   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6391     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6392     if (!ShAmt) break;
6393     
6394     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6395     
6396     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6397     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6398     // simplified.
6399     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6400       break;
6401     
6402     if (ICI.isEquality()) {
6403       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6404       // comparison cannot succeed.
6405       Constant *Comp =
6406         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6407       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6408         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6409         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6410         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6411       }
6412       
6413       if (LHSI->hasOneUse()) {
6414         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6415         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6416         Constant *Mask =
6417           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6418         
6419         Instruction *AndI =
6420           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6421                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6422         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6423         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6424                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6425       }
6426     }
6427     
6428     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6429     bool TrueIfSigned = false;
6430     if (LHSI->hasOneUse() &&
6431         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6432       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6433       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6434                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6435       Instruction *AndI =
6436         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6437                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6438       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6439       
6440       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6441                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6442     }
6443     break;
6444   }
6445     
6446   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6447   case Instruction::AShr: {
6448     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6449     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6450     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6451
6452     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6453     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6454     // simplified.
6455     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6456     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6457       break;
6458     
6459     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6460       
6461     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6462     // comparison cannot succeed.
6463     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6464     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6465       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6466     else
6467       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6468     
6469     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6470       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6471       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6472       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6473     }
6474     
6475     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6476     // If so, we can compare against the unshifted value:
6477     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6478     if (LHSI->hasOneUse() &&
6479         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6480                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6481       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6482                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6483     }
6484       
6485     if (LHSI->hasOneUse()) {
6486       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6487       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6488       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6489       
6490       Instruction *AndI =
6491         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6492                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6493       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6494       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6495                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6496     }
6497     break;
6498   }
6499     
6500   case Instruction::SDiv:
6501   case Instruction::UDiv:
6502     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6503     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6504     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6505     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6506     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6507     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6508     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6509       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6510                                           DivRHS))
6511         return R;
6512     break;
6513
6514   case Instruction::Add:
6515     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6516
6517     if (!ICI.isEquality()) {
6518       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6519       if (!LHSC) break;
6520       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6521
6522       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6523                             .subtract(LHSV);
6524
6525       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6526         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6527           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6528                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6529         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6530           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6531                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6532         }
6533       } else {
6534         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6535           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6536                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6537         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6538           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6539                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6540         }
6541       }
6542     }
6543     break;
6544   }
6545   
6546   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6547   if (ICI.isEquality()) {
6548     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6549     
6550     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6551     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6552     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6553       switch (BO->getOpcode()) {
6554       case Instruction::SRem:
6555         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6556         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6557           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6558           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6559             Instruction *NewRem =
6560               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6561                                          BO->getName());
6562             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6563             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6564                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6565           }
6566         }
6567         break;
6568       case Instruction::Add:
6569         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6570         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6571           if (BO->hasOneUse())
6572             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6573                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6574         } else if (RHSV == 0) {
6575           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6576           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6577           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6578           
6579           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6580             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6581           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6582             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6583           else if (BO->hasOneUse()) {
6584             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6585             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6586             Neg->takeName(BO);
6587             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6588           }
6589         }
6590         break;
6591       case Instruction::Xor:
6592         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6593         // the explicit xor.
6594         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6595           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6596                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6597         
6598         // FALLTHROUGH
6599       case Instruction::Sub:
6600         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6601         if (RHSV == 0)
6602           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6603                               BO->getOperand(1));
6604         break;
6605         
6606       case Instruction::Or:
6607         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6608         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6609         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6610           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6611           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6612             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6613                                                              isICMP_NE));
6614         }
6615         break;
6616         
6617       case Instruction::And:
6618         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6619           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6620           // comparison can never succeed!
6621           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6622             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6623                                                              isICMP_NE));
6624           
6625           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6626           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6627             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6628                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6629                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6630           
6631           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6632           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6633             Value *X = BO->getOperand(0);
6634             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6635             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6636               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6637             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6638           }
6639           
6640           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6641           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6642             Value *X = BO->getOperand(0);
6643             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6644             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6645               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6646             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6647           }
6648         }
6649       default: break;
6650       }
6651     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6652       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6653       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6654         AddToWorkList(II);
6655         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6656         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6657         return &ICI;
6658       }
6659     }
6660   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6661             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6662             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6663     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6664       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6665       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6666       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6667       if (SrcTy->isInteger() && 
6668           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6669         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6670         // smaller constant values.
6671         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6672           // X u< 128 => X s> -1
6673           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6674                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6675         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6676                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6677           // X u> 127 => X s< 0
6678           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6679                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6680         }
6681       }
6682     }
6683   }
6684   return 0;
6685 }
6686
6687 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6688 /// We only handle extending casts so far.
6689 ///
6690 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6691   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6692   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6693   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6694   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6695   Value *RHSCIOp;
6696
6697   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6698   // integer type is the same size as the pointer type.
6699   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6700       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6701          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6702     Value *RHSOp = 0;
6703     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6704       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6705     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6706       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6707       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6708       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6709         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6710     }
6711
6712     if (RHSOp)
6713       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6714   }
6715   
6716   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6717   // Enforce this.
6718   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6719       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6720     return 0;
6721
6722   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6723   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6724
6725   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6726     // Not an extension from the same type?
6727     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6728     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6729       return 0;
6730     
6731     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6732     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6733     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6734       return 0;
6735
6736     // Deal with equality cases early.
6737     if (ICI.isEquality())
6738       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6739
6740     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6741     // signed comparison.
6742     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6743       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6744
6745     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6746     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6747   }
6748
6749   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6750   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6751   if (!CI)
6752     return 0;
6753
6754   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6755   // reextended to DestTy.
6756   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6757   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6758
6759   // If the re-extended constant didn't change...
6760   if (Res2 == CI) {
6761     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6762     // For example, we might have:
6763     //    %A = sext short %X to uint
6764     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6765     // It is incorrect to transform this into 
6766     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6767     // because %A may have negative value. 
6768     //
6769     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6770     // signless.
6771     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6772       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6773     return 0;
6774   }
6775
6776   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6777   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6778
6779   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6780   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6781   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6782     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6783   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6784     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6785
6786   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6787   // should have been folded away previously and not enter in here.
6788   Value *Result;
6789   if (isSignedCmp) {
6790     // We're performing a signed comparison.
6791     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6792       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6793     else
6794       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6795   } else {
6796     // We're performing an unsigned comparison.
6797     if (isSignedExt) {
6798       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6799       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6800       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6801       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6802                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6803     } else {
6804       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6805       Result = ConstantInt::getTrue();
6806     }
6807   }
6808
6809   // Finally, return the value computed.
6810   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6811       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6812     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6813
6814   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6815           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6816          "ICmp should be folded!");
6817   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6818     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6819   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6820 }
6821
6822 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6823   return commonShiftTransforms(I);
6824 }
6825
6826 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6827   return commonShiftTransforms(I);
6828 }
6829
6830 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6831   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6832     return R;
6833   
6834   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6835   
6836   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6837   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6838     if (CSI->isAllOnesValue())
6839       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6840   
6841   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6842   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6843       MaskedValueIsZero(Op0,
6844                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6845     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6846   
6847   return 0;
6848 }
6849
6850 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6851   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6852   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6853
6854   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6855   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6856   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6857       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6858     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6859   
6860   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6861     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6862       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6863     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6864       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6865   }
6866   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6867     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6868       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6869     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6870       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6871   }
6872
6873   // Try to fold constant and into select arguments.
6874   if (isa<Constant>(Op0))
6875     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6876       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6877         return R;
6878
6879   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6880     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6881       return Res;
6882   return 0;
6883 }
6884
6885 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6886                                                BinaryOperator &I) {
6887   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6888
6889   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6890   // purpose is to compute bits we don't care about.
6891   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6892   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6893   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6894                            KnownZero, KnownOne))
6895     return &I;
6896   
6897   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6898   // of a signed value.
6899   //
6900   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6901     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6902       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6903     else {
6904       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6905       return &I;
6906     }
6907   }
6908   
6909   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6910   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6911     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6912       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6913         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6914                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6915   
6916   // Try to fold constant and into select arguments.
6917   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6918     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6919       return R;
6920   if (isa<PHINode>(Op0))
6921     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6922       return NV;
6923   
6924   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6925   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6926     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6927     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6928     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6929     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6930     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6931     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6932     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6933         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6934       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6935       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6936       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6937                                                 I.getName());
6938       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6939
6940       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6941       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6942       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6943       // other xforms later if dead.
6944       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6945       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6946       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6947       
6948       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6949       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6950       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6951       // mask as appropriate.
6952       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6953         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6954       else {
6955         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6956         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6957       }
6958
6959       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6960                                                    TI->getName());
6961       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6962
6963       // Return the value truncated to the interesting size.
6964       return new TruncInst(And, I.getType());
6965     }
6966   }
6967   
6968   if (Op0->hasOneUse()) {
6969     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6970       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6971       Value *V1, *V2;
6972       ConstantInt *CC;
6973       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6974         default: break;
6975         case Instruction::Add:
6976         case Instruction::And:
6977         case Instruction::Or:
6978         case Instruction::Xor: {
6979           // These operators commute.
6980           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6981           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6982               match(Op0BO->getOperand(1),
6983                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6984             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6985                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6986                                             Op0BO->getName());
6987             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6988             Instruction *X = 
6989               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6990                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6991             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6992             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6993             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6994                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6995           }
6996           
6997           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6998           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6999           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7000               match(Op0BOOp1, 
7001                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
7002               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7003               V2 == Op1) {
7004             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7005                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7006                                                      Op0BO->getName());
7007             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7008             Instruction *XM =
7009               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7010                                         V1->getName()+".mask");
7011             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7012             
7013             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7014           }
7015         }
7016           
7017         // FALL THROUGH.
7018         case Instruction::Sub: {
7019           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7020           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7021               match(Op0BO->getOperand(0),
7022                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
7023             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7024                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7025                                                      Op0BO->getName());
7026             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7027             Instruction *X =
7028               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7029                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7030             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7031             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7032             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7033                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7034           }
7035           
7036           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7037           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7038               match(Op0BO->getOperand(0),
7039                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7040                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7041               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7042                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7043             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7044                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7045                                                      Op0BO->getName());
7046             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7047             Instruction *XM =
7048               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7049                                         V1->getName()+".mask");
7050             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7051             
7052             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7053           }
7054           
7055           break;
7056         }
7057       }
7058       
7059       
7060       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7061       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7062       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7063         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7064         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7065         
7066         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7067           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7068           case Instruction::Add:
7069             isValid = isLeftShift;
7070             break;
7071           case Instruction::Or:
7072           case Instruction::Xor:
7073             highBitSet = false;
7074             break;
7075           case Instruction::And:
7076             highBitSet = true;
7077             break;
7078         }
7079         
7080         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7081         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7082         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7083         // the constant which would cause it to be modified for this
7084         // operation.
7085         //
7086         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7087           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7088         
7089         if (isValid) {
7090           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7091           
7092           Instruction *NewShift =
7093             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7094           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7095           NewShift->takeName(Op0BO);
7096           
7097           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7098                                         NewRHS);
7099         }
7100       }
7101     }
7102   }
7103   
7104   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7105   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7106   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7107     ShiftOp = 0;
7108   
7109   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7110     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7111     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7112     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7113     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7114     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7115     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7116     
7117     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7118     if (AmtSum > TypeBits)
7119       AmtSum = TypeBits;
7120     
7121     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7122     
7123     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7124     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7125       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7126                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7127     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7128                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7129       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7130       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7131     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7132                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7133       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7134       Instruction *Shift =
7135         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7136       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7137
7138       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7139       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7140     }
7141     
7142     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7143     // right.  See if the amounts are equal.
7144     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7145       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7146       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7147         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7148         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7149       }
7150       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7151       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7152         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7153         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7154       }
7155       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7156       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7157       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7158       // generators.
7159       const Type *SExtType = 0;
7160       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7161       case 1  :
7162       case 8  :
7163       case 16 :
7164       case 32 :
7165       case 64 :
7166       case 128:
7167         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7168         break;
7169       default: break;
7170       }
7171       if (SExtType) {
7172         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7173         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7174         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7175       }
7176       // Otherwise, we can't handle it yet.
7177     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7178       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7179       
7180       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7181       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7182         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7183                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7184         Instruction *Shift =
7185           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7186         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7187         
7188         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7189         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7190       }
7191       
7192       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7193       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7194         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7195         Instruction *Shift =
7196           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7197         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7198         
7199         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7200         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7201       }
7202       
7203       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7204     } else {
7205       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7206       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7207
7208       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7209       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7210         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7211                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7212         Instruction *Shift =
7213           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7214                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7215         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7216         
7217         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7218         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7219       }
7220       
7221       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7222       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7223         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7224         Instruction *Shift =
7225           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7226         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7227         
7228         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7229         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7230       }
7231       
7232       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7233     }
7234   }
7235   return 0;
7236 }
7237
7238
7239 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7240 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7241 /// X*Scale+Offset.
7242 ///
7243 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7244                                         int &Offset) {
7245   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7246   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7247     Offset = CI->getZExtValue();
7248     Scale  = 0;
7249     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7250   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7251     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7252       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7253         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7254         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7255         Offset = 0;
7256         return I->getOperand(0);
7257       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7258         // This value is scaled by 'RHS'.
7259         Scale = RHS->getZExtValue();
7260         Offset = 0;
7261         return I->getOperand(0);
7262       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7263         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7264         // where C1 is divisible by C2.
7265         unsigned SubScale;
7266         Value *SubVal = 
7267           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7268         Offset += RHS->getZExtValue();
7269         Scale = SubScale;
7270         return SubVal;
7271       }
7272     }
7273   }
7274
7275   // Otherwise, we can't look past this.
7276   Scale = 1;
7277   Offset = 0;
7278   return Val;
7279 }
7280
7281
7282 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7283 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7284 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7285                                                    AllocationInst &AI) {
7286   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7287   
7288   // Remove any uses of AI that are dead.
7289   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7290   
7291   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7292     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7293     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7294       while (UI != E && *UI == User)
7295         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7296       
7297       ++NumDeadInst;
7298       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7299       EraseInstFromFunction(*User);
7300     }
7301   }
7302   
7303   // Get the type really allocated and the type casted to.
7304   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7305   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7306   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7307
7308   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7309   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7310   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7311
7312   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7313   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7314   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7315   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7316
7317   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7318   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7319   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7320
7321   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7322   // size argument.
7323   unsigned ArraySizeScale;
7324   int ArrayOffset;
7325   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7326     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7327  
7328   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7329   // do the xform.
7330   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7331       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7332
7333   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7334   Value *Amt = 0;
7335   if (Scale == 1) {
7336     Amt = NumElements;
7337   } else {
7338     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7339     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7340     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7341       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7342     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7343     else if (Scale != 1) {
7344       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7345       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7346     }
7347   }
7348   
7349   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7350     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7351     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7352     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7353   }
7354   
7355   AllocationInst *New;
7356   if (isa<MallocInst>(AI))
7357     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7358   else
7359     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7360   InsertNewInstBefore(New, AI);
7361   New->takeName(&AI);
7362   
7363   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7364   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7365   // die soon.
7366   if (!AI.hasOneUse()) {
7367     AddUsesToWorkList(AI);
7368     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7369     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7370     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7371     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7372     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7373   }
7374   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7375 }
7376
7377 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7378 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7379 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7380 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7381 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7382 ///
7383 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7384 /// extension operation if Ty is larger.
7385 ///
7386 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7387 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7388 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7389 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7390 /// efficiently truncated.
7391 ///
7392 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7393 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7394 /// the final result.
7395 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7396                                               unsigned CastOpc,
7397                                               int &NumCastsRemoved) {
7398   // We can always evaluate constants in another type.
7399   if (isa<ConstantInt>(V))
7400     return true;
7401   
7402   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7403   if (!I) return false;
7404   
7405   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7406   
7407   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7408   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7409     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7410     // it, and this will remove a cast overall.
7411     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7412       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7413       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7414       // casts first.
7415       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7416         ++NumCastsRemoved;
7417       return true;
7418     }
7419   }
7420
7421   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7422   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7423   if (!I->hasOneUse()) return false;
7424
7425   switch (I->getOpcode()) {
7426   case Instruction::Add:
7427   case Instruction::Sub:
7428   case Instruction::Mul:
7429   case Instruction::And:
7430   case Instruction::Or:
7431   case Instruction::Xor:
7432     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7433     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7434                                       NumCastsRemoved) &&
7435            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7436                                       NumCastsRemoved);
7437
7438   case Instruction::Shl:
7439     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7440     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7441     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7442       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7443       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7444           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7445         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7446                                           NumCastsRemoved);
7447     }
7448     break;
7449   case Instruction::LShr:
7450     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7451     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7452     // already zeros.
7453     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7454       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7455       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7456       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7457           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7458             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7459           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7460         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7461                                           NumCastsRemoved);
7462       }
7463     }
7464     break;
7465   case Instruction::ZExt:
7466   case Instruction::SExt:
7467   case Instruction::Trunc:
7468     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7469     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7470     // of casts in the input.
7471     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7472       return true;
7473     break;
7474   case Instruction::Select: {
7475     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7476     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7477                                       NumCastsRemoved) &&
7478            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7479                                       NumCastsRemoved);
7480   }
7481   case Instruction::PHI: {
7482     // We can change a phi if we can change all operands.
7483     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7484     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7485       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7486                                       NumCastsRemoved))
7487         return false;
7488     return true;
7489   }
7490   default:
7491     // TODO: Can handle more cases here.
7492     break;
7493   }
7494   
7495   return false;
7496 }
7497
7498 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7499 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7500 /// evaluate the expression.
7501 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7502                                              bool isSigned) {
7503   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7504     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7505
7506   // Otherwise, it must be an instruction.
7507   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7508   Instruction *Res = 0;
7509   switch (I->getOpcode()) {
7510   case Instruction::Add:
7511   case Instruction::Sub:
7512   case Instruction::Mul:
7513   case Instruction::And:
7514   case Instruction::Or:
7515   case Instruction::Xor:
7516   case Instruction::AShr:
7517   case Instruction::LShr:
7518   case Instruction::Shl: {
7519     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7520     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7521     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7522                                  LHS, RHS);
7523     break;
7524   }    
7525   case Instruction::Trunc:
7526   case Instruction::ZExt:
7527   case Instruction::SExt:
7528     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7529     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7530     // new.
7531     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7532       return I->getOperand(0);
7533     
7534     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7535     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7536                            Ty);
7537     break;
7538   case Instruction::Select: {
7539     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7540     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7541     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7542     break;
7543   }
7544   case Instruction::PHI: {
7545     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7546     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7547     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7548       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7549       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7550     }
7551     Res = NPN;
7552     break;
7553   }
7554   default: 
7555     // TODO: Can handle more cases here.
7556     assert(0 && "Unreachable!");
7557     break;
7558   }
7559   
7560   Res->takeName(I);
7561   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7562 }
7563
7564 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7565 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7566   Value *Src = CI.getOperand(0);
7567
7568   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7569   // eliminate it now.
7570   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7571     if (Instruction::CastOps opc = 
7572         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7573       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7574       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7575       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7576     }
7577   }
7578
7579   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7580   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7581     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7582       return NV;
7583
7584   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7585   if (isa<PHINode>(Src))
7586     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7587       return NV;
7588   
7589   return 0;
7590 }
7591
7592 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7593 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7594   Value *Src = CI.getOperand(0);
7595   
7596   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7597     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7598     // this into a cast of the original pointer!
7599     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7600       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7601       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7602       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7603       AddToWorkList(GEP);
7604       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7605       return &CI;
7606     }
7607     
7608     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7609     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7610     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7611     // non-type-safe code.
7612     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7613       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7614         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7615         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7616         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7617         
7618         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7619         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7620         const Type *GEPIdxTy =
7621           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7622         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7623           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7624           
7625           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7626           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7627           // is something like [0 x {int, int}]
7628           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7629           int64_t FirstIdx = 0;
7630           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7631             FirstIdx = Offset/TySize;
7632             Offset %= TySize;
7633           
7634             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7635             if (Offset < 0) {
7636               --FirstIdx;
7637               Offset += TySize;
7638               assert(Offset >= 0);
7639             }
7640             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7641           }
7642           
7643           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7644
7645           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7646           while (Offset) {
7647             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7648               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7649               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7650                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7651                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7652               
7653                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7654                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7655               } else {
7656                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7657                 Offset = 0;
7658                 OrigBase = 0;
7659               }
7660             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7661               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7662               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7663                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7664                 Offset %= EltSize;
7665               } else {
7666                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7667               }
7668               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7669             } else {
7670               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7671               Offset = 0;
7672               OrigBase = 0;
7673             }
7674           }
7675           if (OrigBase) {
7676             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7677             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7678             // two.
7679             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7680                                                           NewIndices.begin(),
7681                                                           NewIndices.end(), "");
7682             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7683             NGEP->takeName(GEP);
7684             
7685             if (isa<BitCastInst>(CI))
7686               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7687             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7688             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7689           }
7690         }
7691       }      
7692     }
7693   }
7694     
7695   return commonCastTransforms(CI);
7696 }
7697
7698
7699
7700 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7701 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7702 /// cases.
7703 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7704 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7705   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7706     return Result;
7707
7708   Value *Src = CI.getOperand(0);
7709   const Type *SrcTy = Src->getType();
7710   const Type *DestTy = CI.getType();
7711   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7712   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7713
7714   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7715   // purpose is to compute bits we don't care about.
7716   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7717   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7718                            KnownZero, KnownOne))
7719     return &CI;
7720
7721   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7722   // can't do anything more. 
7723   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7724   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7725     return 0;
7726
7727   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7728   int NumCastsRemoved = 0;
7729   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7730       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7731                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7732     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7733     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7734     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7735     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7736     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7737     // require that two casts have been eliminated.
7738     bool DoXForm;
7739     switch (CI.getOpcode()) {
7740     default:
7741       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7742       // get here because of the check above.
7743       assert(0 && "Unknown cast type");
7744     case Instruction::Trunc:
7745       DoXForm = true;
7746       break;
7747     case Instruction::ZExt:
7748       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7749       break;
7750     case Instruction::SExt:
7751       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7752       break;
7753     }
7754     
7755     if (DoXForm) {
7756       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7757                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7758       assert(Res->getType() == DestTy);
7759       switch (CI.getOpcode()) {
7760       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7761       case Instruction::Trunc:
7762       case Instruction::BitCast:
7763         // Just replace this cast with the result.
7764         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7765       case Instruction::ZExt: {
7766         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7767         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7768         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7769                                                             SrcBitSize));
7770         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7771       }
7772       case Instruction::SExt:
7773         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7774         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7775             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7776                              CI), DestTy);
7777       }
7778     }
7779   }
7780   
7781   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7782   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7783
7784   switch (SrcI->getOpcode()) {
7785   case Instruction::Add:
7786   case Instruction::Mul:
7787   case Instruction::And:
7788   case Instruction::Or:
7789   case Instruction::Xor:
7790     // If we are discarding information, rewrite.
7791     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7792       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7793       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7794       // only be converting signedness, which is a noop.
7795       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7796           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7797           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7798         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7799         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7800         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7801         return BinaryOperator::Create(
7802             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7803       }
7804     }
7805
7806     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7807     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7808         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7809         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7810         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7811       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7812       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7813     }
7814     break;
7815   case Instruction::SDiv:
7816   case Instruction::UDiv:
7817   case Instruction::SRem:
7818   case Instruction::URem:
7819     // If we are just changing the sign, rewrite.
7820     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7821       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7822       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7823       // only be converting signedness, which is a noop.
7824       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7825           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7826         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7827                                               Op0, DestTy, SrcI);
7828         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7829                                               Op1, DestTy, SrcI);
7830         return BinaryOperator::Create(
7831           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7832       }
7833     }
7834     break;
7835
7836   case Instruction::Shl:
7837     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7838     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7839     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7840     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7841     // in the value.
7842     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7843         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7844       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7845           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7846       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7847       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7848       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7849     }
7850     break;
7851   case Instruction::AShr:
7852     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7853     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7854     // simplifications.
7855     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7856         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7857       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7858       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7859         // Insert the new logical shift right.
7860         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7861       }
7862     }
7863     break;
7864   }
7865   return 0;
7866 }
7867
7868 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7869   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7870     return Result;
7871   
7872   Value *Src = CI.getOperand(0);
7873   const Type *Ty = CI.getType();
7874   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7875   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7876   
7877   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7878     switch (SrcI->getOpcode()) {
7879     default: break;
7880     case Instruction::LShr:
7881       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7882       // are already zeros.
7883       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7884         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7885         
7886         // Get a mask for the bits shifting in.
7887         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7888         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7889         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7890           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7891             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7892
7893           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7894           // shift.
7895           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7896           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7897                                        Ty, CI);
7898           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7899         }
7900       } else {     // This is a variable shr.
7901         
7902         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7903         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7904         // loop-invariant and CSE'd.
7905         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7906           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7907
7908           Value *V = InsertNewInstBefore(
7909               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7910                                      "tmp"), CI);
7911           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7912                                                             SrcI->getOperand(0),
7913                                                             "tmp"), CI);
7914           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7915           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7916         }
7917       }
7918       break;
7919     }
7920   }
7921   
7922   return 0;
7923 }
7924
7925 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7926 /// in order to eliminate the icmp.
7927 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7928                                              bool DoXform) {
7929   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7930   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7931   // cast to integer to avoid the comparison.
7932   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7933     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7934       
7935     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7936     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7937     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7938         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7939       if (!DoXform) return ICI;
7940
7941       Value *In = ICI->getOperand(0);
7942       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7943                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7944       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7945                                                         In->getName()+".lobit"),
7946                                CI);
7947       if (In->getType() != CI.getType())
7948         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7949                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7950
7951       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7952         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7953         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7954                                                          In->getName()+".not"),
7955                                  CI);
7956       }
7957
7958       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7959     }
7960       
7961       
7962       
7963     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7964     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7965     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7966     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7967     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7968     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7969     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7970     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7971     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7972         // This only works for EQ and NE
7973         ICI->isEquality()) {
7974       // If Op1C some other power of two, convert:
7975       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7976       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7977       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7978       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7979         
7980       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7981       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7982         if (!DoXform) return ICI;
7983
7984         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7985         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7986           // (X&4) == 2 --> false
7987           // (X&4) != 2 --> true
7988           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7989           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7990           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7991         }
7992           
7993         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7994         Value *In = ICI->getOperand(0);
7995         if (ShiftAmt) {
7996           // Perform a logical shr by shiftamt.
7997           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7998           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7999                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8000                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8001         }
8002           
8003         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8004           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8005           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8006           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8007         }
8008           
8009         if (CI.getType() == In->getType())
8010           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8011         else
8012           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8013       }
8014     }
8015   }
8016
8017   return 0;
8018 }
8019
8020 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8021   // If one of the common conversion will work ..
8022   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8023     return Result;
8024
8025   Value *Src = CI.getOperand(0);
8026
8027   // If this is a cast of a cast
8028   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8029     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8030     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8031     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8032     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8033       // Get the sizes of the types involved
8034       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8035       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8036       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8037       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8038       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8039       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8040         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8041         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8042         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8043         Instruction *And = 
8044           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8045         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8046         if (And->getType() != CI.getType()) {
8047           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8048           InsertNewInstBefore(And, CI);
8049           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8050         }
8051         return And;
8052       }
8053     }
8054   }
8055
8056   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8057     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8058
8059   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8060   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8061     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8062     // of the (zext icmp) will be transformed.
8063     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8064     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8065     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8066         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8067          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8068       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8069       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8070       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8071     }
8072   }
8073
8074   return 0;
8075 }
8076
8077 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8078   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8079     return I;
8080   
8081   Value *Src = CI.getOperand(0);
8082   
8083   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8084   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8085     return SelectInst::Create(Src,
8086                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8087                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8088
8089   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8090   // eliminate the trunc/sext pair.
8091   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8092     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8093     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8094     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8095     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8096     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8097
8098     if (OpBits == DestBits) {
8099       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8100       // bits, it is already ready.
8101       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8102         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8103     } else if (OpBits < DestBits) {
8104       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8105       // bits, just sext from i32.
8106       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8107         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8108     } else {
8109       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8110       // bits, just truncate to i32.
8111       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8112         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8113     }
8114   }
8115
8116   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8117   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8118   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8119   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8120   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8121   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8122   //   %a = trunc i32 %i to i8
8123   //   %b = shl i8 %a, 6
8124   //   %c = ashr i8 %b, 6
8125   //   %d = sext i8 %c to i32
8126   // into:
8127   //   %a = shl i32 %i, 30
8128   //   %d = ashr i32 %a, 30
8129   Value *A = 0;
8130   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8131   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8132                         m_ConstantInt(CA))) &&
8133       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8134     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8135     if (I->getType() == CI.getType()) {
8136       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8137       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8138       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8139       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8140       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8141                                                         CI.getName()), CI);
8142       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8143     }
8144   }
8145   
8146   return 0;
8147 }
8148
8149 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8150 /// in the specified FP type without changing its value.
8151 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8152   bool losesInfo;
8153   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8154   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8155   if (!losesInfo)
8156     return ConstantFP::get(F);
8157   return 0;
8158 }
8159
8160 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8161 /// through it until we get the source value.
8162 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8163   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8164     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8165       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8166   
8167   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8168   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8169   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8170   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8171     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8172       return V;  // No constant folding of this.
8173     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8174     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8175       return V;
8176     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8177       return V;  // Won't shrink.
8178     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8179       return V;
8180     // Don't try to shrink to various long double types.
8181   }
8182   
8183   return V;
8184 }
8185
8186 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8187   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8188     return I;
8189   
8190   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8191   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8192   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8193   // many builtins (sqrt, etc).
8194   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8195   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8196     switch (OpI->getOpcode()) {
8197     default: break;
8198     case Instruction::Add:
8199     case Instruction::Sub:
8200     case Instruction::Mul:
8201     case Instruction::FDiv:
8202     case Instruction::FRem:
8203       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8204       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8205       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8206       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8207           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8208         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8209         // If the source types were both smaller than the destination type of
8210         // the cast, do this xform.
8211         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8212             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8213           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8214                                       CI.getType(), CI);
8215           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8216                                       CI.getType(), CI);
8217           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8218         }
8219       }
8220       break;  
8221     }
8222   }
8223   return 0;
8224 }
8225
8226 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8227   return commonCastTransforms(CI);
8228 }
8229
8230 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8231   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8232   if (OpI == 0)
8233     return commonCastTransforms(FI);
8234
8235   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8236   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8237   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8238   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8239   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8240   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8241   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8242       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8243       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8244                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8245     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8246
8247   return commonCastTransforms(FI);
8248 }
8249
8250 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8251   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8252   if (OpI == 0)
8253     return commonCastTransforms(FI);
8254   
8255   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8256   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8257   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8258   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8259   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8260   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8261   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8262       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8263       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8264                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8265     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8266   
8267   return commonCastTransforms(FI);
8268 }
8269
8270 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8271   return commonCastTransforms(CI);
8272 }
8273
8274 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8275   return commonCastTransforms(CI);
8276 }
8277
8278 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8279   return commonPointerCastTransforms(CI);
8280 }
8281
8282 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8283   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8284     return I;
8285   
8286   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8287   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8288
8289   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8290   ConstantInt *Cst;
8291   Value *X;
8292   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8293                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8294     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8295     // is a single-index GEP.
8296     if (X->getType() == CI.getType()) {
8297       // Get the size of the pointee type.
8298       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8299
8300       // Convert the constant to intptr type.
8301       APInt Offset = Cst->getValue();
8302       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8303
8304       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8305       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8306         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8307         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8308       }
8309     }
8310     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8311     // struct etc.
8312   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8313              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8314     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8315     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8316     
8317     // Get the size of the pointee type.
8318     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8319     
8320     // Convert the constant to intptr type.
8321     APInt Offset = Cst->getValue();
8322     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8323     
8324     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8325     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8326       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8327       
8328       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8329                                                             "tmp"), CI);
8330       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8331     }
8332   }
8333   return 0;
8334 }
8335
8336 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8337   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8338   // otherwise just apply the common ones.
8339   Value *Src = CI.getOperand(0);
8340   const Type *SrcTy = Src->getType();
8341   const Type *DestTy = CI.getType();
8342
8343   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8344     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8345       return Result;
8346   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8347     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8348       return I;
8349   } else {
8350     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8351       return Result;
8352   }
8353
8354
8355   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8356   // be replaced by the operand.
8357   if (DestTy == Src->getType())
8358     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8359
8360   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8361     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8362     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8363     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8364     
8365     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8366     // required for changing types.
8367     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8368       return 0;
8369     
8370     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8371     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8372     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8373       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8374         return V;
8375     
8376     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8377     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8378     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8379     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8380     unsigned NumZeros = 0;
8381     while (SrcElTy != DstElTy && 
8382            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8383            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8384       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8385       ++NumZeros;
8386     }
8387
8388     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8389     if (SrcElTy == DstElTy) {
8390       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8391       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8392                                        ((Instruction*) NULL));
8393     }
8394   }
8395
8396   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8397     if (SVI->hasOneUse()) {
8398       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8399       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8400       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8401           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8402                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8403           SVI->getType()->getNumElements() ==
8404             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8405         CastInst *Tmp;
8406         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8407         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8408         // us to eliminate at least one cast.
8409         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8410              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8411             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8412              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8413           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8414                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8415           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8416                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8417           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8418           // know the vector types match #elts.
8419           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8420         }
8421       }
8422     }
8423   }
8424   return 0;
8425 }
8426
8427 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8428 ///   %C = or %A, %B
8429 ///   %D = select %cond, %C, %A
8430 /// into:
8431 ///   %C = select %cond, %B, 0
8432 ///   %D = or %A, %C
8433 ///
8434 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8435 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8436 /// equal the other incoming value of the select.
8437 ///
8438 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8439   switch (I->getOpcode()) {
8440   case Instruction::Add:
8441   case Instruction::Mul:
8442   case Instruction::And:
8443   case Instruction::Or:
8444   case Instruction::Xor:
8445     return 3;              // Can fold through either operand.
8446   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8447   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8448   case Instruction::LShr:
8449   case Instruction::AShr:
8450     return 1;
8451   default:
8452     return 0;              // Cannot fold
8453   }
8454 }
8455
8456 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8457 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8458 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8459   switch (I->getOpcode()) {
8460   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8461   case Instruction::Add:
8462   case Instruction::Sub:
8463   case Instruction::Or:
8464   case Instruction::Xor:
8465   case Instruction::Shl:
8466   case Instruction::LShr:
8467   case Instruction::AShr:
8468     return Constant::getNullValue(I->getType());
8469   case Instruction::And:
8470     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8471   case Instruction::Mul:
8472     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8473   }
8474 }
8475
8476 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8477 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8478 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8479                                           Instruction *FI) {
8480   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8481     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8482     // merge.
8483     if (TI->isCast()) {
8484       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8485         return 0;
8486     } else {
8487       return 0;  // unknown unary op.
8488     }
8489
8490     // Fold this by inserting a select from the input values.
8491     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8492                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8493     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8494     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8495                             TI->getType());
8496   }
8497
8498   // Only handle binary operators here.
8499   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8500     return 0;
8501
8502   // Figure out if the operations have any operands in common.
8503   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8504   bool MatchIsOpZero;
8505   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8506     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8507     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8508     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8509     MatchIsOpZero = true;
8510   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8511     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8512     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8513     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8514     MatchIsOpZero = false;
8515   } else if (!TI->isCommutative()) {
8516     return 0;
8517   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8518     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8519     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8520     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8521     MatchIsOpZero = true;
8522   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8523     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8524     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8525     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8526     MatchIsOpZero = true;
8527   } else {
8528     return 0;
8529   }
8530
8531   // If we reach here, they do have operations in common.
8532   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8533                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8534   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8535
8536   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8537     if (MatchIsOpZero)
8538       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8539     else
8540       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8541   }
8542   assert(0 && "Shouldn't get here");
8543   return 0;
8544 }
8545
8546 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8547 /// ICmpInst as its first operand.
8548 ///
8549 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8550                                                    ICmpInst *ICI) {
8551   bool Changed = false;
8552   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8553   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8554   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8555   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8556   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8557
8558   // Check cases where the comparison is with a constant that
8559   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8560   // place here, so make sure the select is the only user.
8561   if (ICI->hasOneUse())
8562     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8563       switch (Pred) {
8564       default: break;
8565       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8566       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8567         // X < MIN ? T : F  -->  F
8568         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8569           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8570         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8571         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8572         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8573             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8574           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8575           CmpRHS = AdjustedRHS;
8576           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8577           ICI->setPredicate(Pred);
8578           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8579           SI.setOperand(1, TrueVal);
8580           SI.setOperand(2, FalseVal);
8581           Changed = true;
8582         }
8583         break;
8584       }
8585       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8586       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8587         // X > MAX ? T : F  -->  F
8588         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8589           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8590         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8591         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8592         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8593             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8594           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8595           CmpRHS = AdjustedRHS;
8596           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8597           ICI->setPredicate(Pred);
8598           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8599           SI.setOperand(1, TrueVal);
8600           SI.setOperand(2, FalseVal);
8601           Changed = true;
8602         }
8603         break;
8604       }
8605       }
8606
8607       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8608       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8609       CmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8610       if (match(TrueVal, m_ConstantInt(0)) &&
8611           match(FalseVal, m_ConstantInt(-1)))
8612         Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
8613       else if (!match(TrueVal, m_ConstantInt(-1)) ||
8614                !match(FalseVal, m_ConstantInt(0)))
8615         Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8616       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8617         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8618         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8619         // cast to integer to avoid the comparison.
8620         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8621     
8622         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8623         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8624         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8625             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8626           Value *In = ICI->getOperand(0);
8627           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8628                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8629           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8630                                                           In->getName()+".lobit"),
8631                                    *ICI);
8632           if (In->getType() != SI.getType())
8633             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8634                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8635     
8636           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8637             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8638                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8639     
8640           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8641         }
8642       }
8643     }
8644
8645   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8646     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8647     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8648       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8649     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8650     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8651       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8652     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8653
8654   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8655     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8656     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8657       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8658     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8659     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8660       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8661     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8662   }
8663
8664   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8665
8666   return Changed ? &SI : 0;
8667 }
8668
8669 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8670   Value *CondVal = SI.getCondition();
8671   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8672   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8673
8674   // select true, X, Y  -> X
8675   // select false, X, Y -> Y
8676   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8677     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8678
8679   // select C, X, X -> X
8680   if (TrueVal == FalseVal)
8681     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8682
8683   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8684     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8685   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8686     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8687   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8688     if (isa<Constant>(TrueVal))
8689       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8690     else
8691       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8692   }
8693
8694   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8695     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8696       if (C->getZExtValue()) {
8697         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8698         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8699       } else {
8700         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8701         Value *NotCond =
8702           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8703                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8704         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8705       }
8706     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8707       if (C->getZExtValue() == false) {
8708         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8709         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8710       } else {
8711         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8712         Value *NotCond =
8713           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8714                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8715         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8716       }
8717     }
8718     
8719     // select a, b, a  -> a&b
8720     // select a, a, b  -> a|b
8721     if (CondVal == TrueVal)
8722       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8723     else if (CondVal == FalseVal)
8724       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8725   }
8726
8727   // Selecting between two integer constants?
8728   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8729     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8730       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8731       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8732         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8733       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8734         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8735         Value *NotCond =
8736           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8737                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8738         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8739       }
8740       
8741       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8742
8743       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8744
8745         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8746         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8747           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8748             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8749               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8750               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8751               Value *X = IC->getOperand(0);
8752               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8753               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8754               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8755                                                         ShAmt, "ones");
8756               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8757               
8758               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8759               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8760               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8761               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8762               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8763               if (SRASize < SISize)
8764                 opc = Instruction::SExt;
8765               else if (SRASize > SISize)
8766                 opc = Instruction::Trunc;
8767               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8768             }
8769           }
8770
8771
8772         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8773         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8774         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8775         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8776         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8777           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8778               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8779             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8780               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8781                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8782                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8783                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8784                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8785                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8786                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8787                 // true or false val is the zero.
8788                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8789                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8790                 Value *V = ICA;
8791                 if (ShouldNotVal)
8792                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8793                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8794                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8795               }
8796       }
8797     }
8798
8799   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8800   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8801     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8802       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8803       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8804         // This is not safe in general for floating point:  
8805         // consider X== -0, Y== +0.
8806         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8807         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8808         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8809               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8810             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8811              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8812         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8813       }
8814       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8815       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8816         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8817       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8818
8819     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8820       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8821       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8822         // This is not safe in general for floating point:  
8823         // consider X== -0, Y== +0.
8824         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8825         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8826         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8827               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8828             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8829              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8830           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8831       }
8832       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8833       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8834         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8835       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8836     }
8837     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8838   }
8839
8840   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8841   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8842     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8843       return Result;
8844
8845   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8846     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8847       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8848         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8849
8850         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8851         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8852           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8853             return IV;
8854
8855         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8856         // even legal for FP.
8857         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8858             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8859           AddOp = FI; SubOp = TI;
8860         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8861                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8862           AddOp = TI; SubOp = FI;
8863         }
8864
8865         if (AddOp) {
8866           Value *OtherAddOp = 0;
8867           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8868             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8869           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8870             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8871           }
8872
8873           if (OtherAddOp) {
8874             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8875             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8876             Value *NegVal;  // Compute -Z
8877             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8878               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8879             } else {
8880               NegVal = InsertNewInstBefore(
8881                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8882             }
8883
8884             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8885             Value *NewFalseOp = NegVal;
8886             if (AddOp != TI)
8887               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8888             Instruction *NewSel =
8889               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8890                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8891
8892             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8893             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8894           }
8895         }
8896       }
8897
8898   // See if we can fold the select into one of our operands.
8899   if (SI.getType()->isInteger()) {
8900     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8901     // transformation we are doing here.
8902     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8903       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8904           !isa<Constant>(FalseVal))
8905         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8906           unsigned OpToFold = 0;
8907           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8908             OpToFold = 1;
8909           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8910             OpToFold = 2;
8911           }
8912
8913           if (OpToFold) {
8914             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8915             Instruction *NewSel =
8916               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8917                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8918             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8919             NewSel->takeName(TVI);
8920             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8921               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8922             else {
8923               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8924             }
8925           }
8926         }
8927
8928     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8929       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8930           !isa<Constant>(TrueVal))
8931         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8932           unsigned OpToFold = 0;
8933           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8934             OpToFold = 1;
8935           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8936             OpToFold = 2;
8937           }
8938
8939           if (OpToFold) {
8940             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8941             Instruction *NewSel =
8942               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8943                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8944             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8945             NewSel->takeName(FVI);
8946             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8947               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8948             else
8949               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8950           }
8951         }
8952   }
8953
8954   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8955     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8956     SI.setOperand(1, FalseVal);
8957     SI.setOperand(2, TrueVal);
8958     return &SI;
8959   }
8960
8961   return 0;
8962 }
8963
8964 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8965 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8966 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8967 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8968 /// their preferred alignment from the beginning.
8969 ///
8970 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8971                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8972
8973   User *U = dyn_cast<User>(V);
8974   if (!U) return Align;
8975
8976   switch (getOpcode(U)) {
8977   default: break;
8978   case Instruction::BitCast:
8979     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8980   case Instruction::GetElementPtr: {
8981     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8982     bool AllZeroOperands = true;
8983     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8984       if (!isa<Constant>(*i) ||
8985           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8986         AllZeroOperands = false;
8987         break;
8988       }
8989
8990     if (AllZeroOperands) {
8991       // Treat this like a bitcast.
8992       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8993     }
8994     break;
8995   }
8996   }
8997
8998   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8999     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9000     // of the global.
9001     if (!GV->isDeclaration()) {
9002       GV->setAlignment(PrefAlign);
9003       Align = PrefAlign;
9004     }
9005   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9006     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9007     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9008     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9009       AI->setAlignment(PrefAlign);
9010       Align = PrefAlign;
9011     }
9012   }
9013
9014   return Align;
9015 }
9016
9017 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9018 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9019 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9020 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9021 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9022                                                   unsigned PrefAlign) {
9023   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9024                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9025   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9026   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9027   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9028   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9029   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9030
9031   if (PrefAlign > Align)
9032     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9033   
9034     // We don't need to make any adjustment.
9035   return Align;
9036 }
9037
9038 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9039   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9040   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9041   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9042   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9043
9044   if (CopyAlign < MinAlign) {
9045     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9046     return MI;
9047   }
9048   
9049   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9050   // load/store.
9051   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9052   if (MemOpLength == 0) return 0;
9053   
9054   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9055   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9056   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9057   // case.
9058   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9059   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9060   
9061   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9062     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9063   
9064   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9065   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9066   
9067   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9068   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9069   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9070   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9071   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9072   // integer datatype.
9073   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9074     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9075     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9076       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9077       // down through these levels if so.
9078       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9079         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9080           if (STy->getNumElements() == 1)
9081             SrcETy = STy->getElementType(0);
9082           else
9083             break;
9084         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9085           if (ATy->getNumElements() == 1)
9086             SrcETy = ATy->getElementType();
9087           else
9088             break;
9089         } else
9090           break;
9091       }
9092       
9093       if (SrcETy->isSingleValueType())
9094         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9095     }
9096   }
9097   
9098   
9099   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9100   // infer, use it.
9101   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9102   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9103   
9104   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9105   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9106   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9107   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9108   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9109
9110   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9111   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9112   return MI;
9113 }
9114
9115 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9116   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9117   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9118     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9119     return MI;
9120   }
9121   
9122   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9123   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9124   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9125   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9126     return 0;
9127   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9128   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9129   
9130   // If the length is zero, this is a no-op
9131   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9132   
9133   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9134   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9135     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9136     
9137     Value *Dest = MI->getDest();
9138     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9139
9140     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9141     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9142     
9143     // Extract the fill value and store.
9144     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9145     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9146                                       Alignment), *MI);
9147     
9148     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9149     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9150     return MI;
9151   }
9152
9153   return 0;
9154 }
9155
9156
9157 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9158 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9159 /// the heavy lifting.
9160 ///
9161 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9162   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9163   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9164   
9165   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9166   // visitCallSite.
9167   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9168     bool Changed = false;
9169
9170     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9171     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9172       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9173
9174       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9175         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9176           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9177           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9178           // alignment is sufficient.
9179         }
9180     }
9181
9182     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9183     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9184     // into a call to memcpy.
9185     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9186       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9187         if (GVSrc->isConstant()) {
9188           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9189           Intrinsic::ID MemCpyID;
9190           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
9191             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
9192           else
9193             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
9194           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
9195           Changed = true;
9196         }
9197
9198       // memmove(x,x,size) -> noop.
9199       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9200         return EraseInstFromFunction(CI);
9201     }
9202
9203     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9204     // set, update the alignment.
9205     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9206       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9207         return I;
9208     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9209       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9210         return I;
9211     }
9212           
9213     if (Changed) return II;
9214   }
9215   
9216   switch (II->getIntrinsicID()) {
9217   default: break;
9218   case Intrinsic::bswap:
9219     // bswap(bswap(x)) -> x
9220     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9221       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9222         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9223     break;
9224   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9225   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9226   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9227   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9228   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9229     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9230     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9231     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9232       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9233                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9234                                        CI);
9235       return new LoadInst(Ptr);
9236     }
9237     break;
9238   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9239   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9240     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9241     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9242       const Type *OpPtrTy = 
9243         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9244       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9245       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9246     }
9247     break;
9248   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9249   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9250   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9251     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9252     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9253       const Type *OpPtrTy = 
9254         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9255       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9256       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9257     }
9258     break;
9259     
9260   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9261     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9262     // we can simplify the input based on that, do so now.
9263     uint64_t UndefElts;
9264     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9265                                               UndefElts)) {
9266       II->setOperand(1, V);
9267       return II;
9268     }
9269     break;
9270   }
9271     
9272   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9273     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9274     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9275       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9276       
9277       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9278       bool AllEltsOk = true;
9279       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9280         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9281             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9282           AllEltsOk = false;
9283           break;
9284         }
9285       }
9286       
9287       if (AllEltsOk) {
9288         // Cast the input vectors to byte vectors.
9289         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9290         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9291         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9292         
9293         // Only extract each element once.
9294         Value *ExtractedElts[32];
9295         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9296         
9297         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9298           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9299             continue;
9300           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9301           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9302           
9303           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9304             Instruction *Elt = 
9305               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9306             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9307             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9308           }
9309         
9310           // Insert this value into the result vector.
9311           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9312                                              i, "tmp");
9313           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9314         }
9315         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9316       }
9317     }
9318     break;
9319
9320   case Intrinsic::stackrestore: {
9321     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9322     // happen when variable allocas are DCE'd.
9323     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9324       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9325         BasicBlock::iterator BI = SS;
9326         if (&*++BI == II)
9327           return EraseInstFromFunction(CI);
9328       }
9329     }
9330     
9331     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9332     // same block without an intervening call/alloca.
9333     BasicBlock::iterator BI = II;
9334     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9335     bool CannotRemove = false;
9336     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9337       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9338         CannotRemove = true;
9339         break;
9340       }
9341       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9342         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9343           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9344           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9345             return EraseInstFromFunction(CI);
9346           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9347         } else {
9348           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9349           // restore.
9350           CannotRemove = true;
9351           break;
9352         }
9353       }
9354     }
9355     
9356     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9357     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9358     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9359       return EraseInstFromFunction(CI);
9360     break;
9361   }
9362   }
9363
9364   return visitCallSite(II);
9365 }
9366
9367 // InvokeInst simplification
9368 //
9369 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9370   return visitCallSite(&II);
9371 }
9372
9373 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9374 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9375 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9376                                          const CastInst * const CI,
9377                                          const TargetData * const TD,
9378                                          const int ix) {
9379   if (!CI->isLosslessCast())
9380     return false;
9381
9382   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9383   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9384   // passed explicitly we could avoid this check.
9385   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9386     return true;
9387
9388   const Type* SrcTy = 
9389             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9390   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9391   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9392     return false;
9393   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9394     return false;
9395   return true;
9396 }
9397
9398 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9399 //
9400 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9401   bool Changed = false;
9402
9403   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9404   // to the arguments of the call/invoke.
9405   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9406
9407   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9408
9409   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9410     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9411       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9412       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9413       // be unreachable, as the call is undefined.
9414       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9415                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9416                                     OldCall);
9417       if (!OldCall->use_empty())
9418         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9419       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9420         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9421       return 0;
9422     }
9423
9424   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9425     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9426     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9427     // that we can't modify the CFG here.
9428     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9429                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9430                   CS.getInstruction());
9431
9432     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9433       CS.getInstruction()->
9434         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9435
9436     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9437       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9438       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9439                          ConstantInt::getTrue(), II);
9440     }
9441     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9442   }
9443
9444   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9445     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9446       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9447         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9448
9449   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9450   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9451   if (FTy->isVarArg()) {
9452     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9453     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9454     // the call.
9455     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9456            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9457       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9458       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9459         *I = CI->getOperand(0);
9460         Changed = true;
9461       }
9462     }
9463   }
9464
9465   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9466     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9467     CS.setDoesNotThrow();
9468     Changed = true;
9469   }
9470
9471   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9472 }
9473
9474 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9475 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9476 //
9477 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9478   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9479   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9480   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9481       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9482     return false;
9483   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9484   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9485   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9486
9487   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9488   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9489   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9490   //
9491   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9492   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9493   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9494
9495   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9496     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9497
9498   // Check to see if we are changing the return type...
9499   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9500     if (Callee->isDeclaration() &&
9501         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9502         // a pointer to an integer of the same size.
9503         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9504           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9505       return false;   // Cannot transform this return value.
9506
9507     if (!Caller->use_empty() &&
9508         // void -> non-void is handled specially
9509         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9510       return false;   // Cannot transform this return value.
9511
9512     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9513       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9514       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9515         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9516     }
9517
9518     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9519     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9520     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9521     // the critical edge).  Bail out in this case.
9522     if (!Caller->use_empty())
9523       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9524         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9525              UI != E; ++UI)
9526           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9527             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9528                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9529               return false;
9530   }
9531
9532   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9533   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9534
9535   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9536   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9537     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9538     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9539
9540     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9541       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9542
9543     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9544         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9545       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9546
9547     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9548     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9549     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9550       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9551        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9552     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9553   }
9554
9555   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9556       Callee->isDeclaration())
9557     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9558
9559   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9560       !CallerPAL.isEmpty())
9561     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9562     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9563     // that are compatible with being a vararg call argument.
9564     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9565       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9566         break;
9567       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9568       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9569         return false;
9570     }
9571
9572   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9573   // inserting cast instructions as necessary...
9574   std::vector<Value*> Args;
9575   Args.reserve(NumActualArgs);
9576   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9577   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9578
9579   // Get any return attributes.
9580   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9581
9582   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9583   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9584   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9585
9586   // Add the new return attributes.
9587   if (RAttrs)
9588     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9589
9590   AI = CS.arg_begin();
9591   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9592     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9593     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9594       Args.push_back(*AI);
9595     } else {
9596       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9597           false, ParamTy, false);
9598       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9599       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9600     }
9601
9602     // Add any parameter attributes.
9603     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9604       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9605   }
9606
9607   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9608   // now...
9609   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9610     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9611
9612   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9613   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9614     if (!FT->isVarArg()) {
9615       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9616            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9617     } else {
9618       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9619       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9620         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9621         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9622           // Must promote to pass through va_arg area!
9623           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9624                                                                 PTy, false);
9625           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9626           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9627           Args.push_back(Cast);
9628         } else {
9629           Args.push_back(*AI);
9630         }
9631
9632         // Add any parameter attributes.
9633         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9634           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9635       }
9636     }
9637   }
9638
9639   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9640     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9641
9642   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9643     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9644
9645   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9646
9647   Instruction *NC;
9648   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9649     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9650                             Args.begin(), Args.end(),
9651                             Caller->getName(), Caller);
9652     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9653     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9654   } else {
9655     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9656                           Caller->getName(), Caller);
9657     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9658     if (CI->isTailCall())
9659       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9660     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9661     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9662   }
9663
9664   // Insert a cast of the return type as necessary.
9665   Value *NV = NC;
9666   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9667     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9668       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9669                                                             OldRetTy, false);
9670       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9671
9672       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9673       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9674       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9675         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9676         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9677       } else {
9678         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9679         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9680       }
9681       AddUsersToWorkList(*Caller);
9682     } else {
9683       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9684     }
9685   }
9686
9687   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9688     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9689   Caller->eraseFromParent();
9690   RemoveFromWorkList(Caller);
9691   return true;
9692 }
9693
9694 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9695 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9696 //
9697 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9698   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9699   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9700   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9701   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9702
9703   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9704   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9705   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9706     return 0;
9707
9708   IntrinsicInst *Tramp =
9709     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9710
9711   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9712   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9713   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9714
9715   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9716   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9717     unsigned NestIdx = 1;
9718     const Type *NestTy = 0;
9719     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9720
9721     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9722     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9723          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9724       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9725         // Record the parameter type and any other attributes.
9726         NestTy = *I;
9727         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9728         break;
9729       }
9730
9731     if (NestTy) {
9732       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9733       std::vector<Value*> NewArgs;
9734       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9735
9736       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9737       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9738
9739       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9740       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9741
9742       // Add any result attributes.
9743       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9744         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9745
9746       {
9747         unsigned Idx = 1;
9748         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9749         do {
9750           if (Idx == NestIdx) {
9751             // Add the chain argument and attributes.
9752             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9753             if (NestVal->getType() != NestTy)
9754               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9755             NewArgs.push_back(NestVal);
9756             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9757           }
9758
9759           if (I == E)
9760             break;
9761
9762           // Add the original argument and attributes.
9763           NewArgs.push_back(*I);
9764           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9765             NewAttrs.push_back
9766               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9767
9768           ++Idx, ++I;
9769         } while (1);
9770       }
9771
9772       // Add any function attributes.
9773       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9774         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9775
9776       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9777       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9778       // with the chain parameter inserted.
9779
9780       std::vector<const Type*> NewTypes;
9781       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9782
9783       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9784       // mean appending it.
9785       {
9786         unsigned Idx = 1;
9787         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9788           E = FTy->param_end();
9789
9790         do {
9791           if (Idx == NestIdx)
9792             // Add the chain's type.
9793             NewTypes.push_back(NestTy);
9794
9795           if (I == E)
9796             break;
9797
9798           // Add the original type.
9799           NewTypes.push_back(*I);
9800
9801           ++Idx, ++I;
9802         } while (1);
9803       }
9804
9805       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9806       // code sort out any function type mismatches.
9807       FunctionType *NewFTy =
9808         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9809       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9810         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9811       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9812
9813       Instruction *NewCaller;
9814       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9815         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9816                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9817                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9818                                        Caller->getName(), Caller);
9819         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9820         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9821       } else {
9822         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9823                                      Caller->getName(), Caller);
9824         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9825           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9826         cast<CallInst>(NewCaller)->
9827           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9828         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9829       }
9830       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9831         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9832       Caller->eraseFromParent();
9833       RemoveFromWorkList(Caller);
9834       return 0;
9835     }
9836   }
9837
9838   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9839   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9840   // code sort out any function type mismatches.
9841   Constant *NewCallee =
9842     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9843   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9844   return CS.getInstruction();
9845 }
9846
9847 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9848 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9849 /// and a single binop.
9850 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9851   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9852   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9853          isa<CmpInst>(FirstInst));
9854   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9855   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9856   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9857     
9858   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9859   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9860   
9861   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9862   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9863   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9864     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9865     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9866         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9867         // types or GEP's with different index types.
9868         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9869         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9870       return 0;
9871
9872     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9873     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9874       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9875           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9876         return 0;
9877     
9878     // Keep track of which operand needs a phi node.
9879     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9880     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9881   }
9882   
9883   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9884
9885   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9886   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9887   // hide them behind a phi.
9888   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9889     return 0;
9890   
9891   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9892   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9893   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9894   if (LHSVal == 0) {
9895     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9896                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9897     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9898     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9899     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9900     LHSVal = NewLHS;
9901   }
9902   
9903   if (RHSVal == 0) {
9904     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9905                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9906     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9907     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9908     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9909     RHSVal = NewRHS;
9910   }
9911   
9912   // Add all operands to the new PHIs.
9913   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9914     if (NewLHS) {
9915       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9916       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9917     }
9918     if (NewRHS) {
9919       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9920       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9921     }
9922   }
9923     
9924   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9925     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9926   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9927     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9928                            RHSVal);
9929   else {
9930     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9931     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9932   }
9933 }
9934
9935 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9936 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9937 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9938 /// block it is in.
9939 ///
9940 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9941 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9942 /// to a register.
9943 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9944   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9945   
9946   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9947     if (BBI->mayWriteToMemory())
9948       return false;
9949   
9950   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9951   // profitable to do this xform.
9952   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9953     bool isAddressTaken = false;
9954     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9955          UI != E; ++UI) {
9956       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9957       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9958         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9959         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9960       }
9961       isAddressTaken = true;
9962       break;
9963     }
9964     
9965     if (!isAddressTaken)
9966       return false;
9967   }
9968   
9969   return true;
9970 }
9971
9972
9973 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9974 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9975 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9976 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9977   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9978
9979   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9980   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9981   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9982   // code size and simplifying code.
9983   Constant *ConstantOp = 0;
9984   const Type *CastSrcTy = 0;
9985   bool isVolatile = false;
9986   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9987     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9988   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9989     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9990     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9991     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9992     if (ConstantOp == 0)
9993       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9994   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9995     isVolatile = LI->isVolatile();
9996     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9997     // load and the PHI.
9998     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9999         !isSafeToSinkLoad(LI))
10000       return 0;
10001     
10002     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10003     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10004     // the path through the other successor.
10005     if (isVolatile &&
10006         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10007       return 0;
10008     
10009   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10010     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
10011       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10012     // Can't handle general GEPs yet.
10013     return 0;
10014   } else {
10015     return 0;  // Cannot fold this operation.
10016   }
10017
10018   // Check to see if all arguments are the same operation.
10019   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10020     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10021     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10022     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10023       return 0;
10024     if (CastSrcTy) {
10025       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10026         return 0;  // Cast operation must match.
10027     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10028       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10029       // the load and the PHI.
10030       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10031           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10032           !isSafeToSinkLoad(LI))
10033         return 0;
10034       
10035       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10036       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10037       // the path through the other successor.
10038       if (isVolatile &&
10039           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10040         return 0;
10041
10042       
10043     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10044       return 0;
10045     }
10046   }
10047
10048   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10049   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10050   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10051                                    PN.getName()+".in");
10052   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10053
10054   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10055   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10056
10057   // Add all operands to the new PHI.
10058   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10059     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10060     if (NewInVal != InVal)
10061       InVal = 0;
10062     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10063   }
10064
10065   Value *PhiVal;
10066   if (InVal) {
10067     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10068     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10069     PhiVal = InVal;
10070     delete NewPN;
10071   } else {
10072     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10073     PhiVal = NewPN;
10074   }
10075
10076   // Insert and return the new operation.
10077   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10078     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10079   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10080     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10081   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10082     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10083                            PhiVal, ConstantOp);
10084   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10085   
10086   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10087   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10088   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10089   if (isVolatile)
10090     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10091       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10092   
10093   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10094 }
10095
10096 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10097 /// that is dead.
10098 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10099                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10100   if (PN->use_empty()) return true;
10101   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10102
10103   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10104   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10105     return true;
10106   
10107   // Don't scan crazily complex things.
10108   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10109     return false;
10110
10111   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10112     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10113
10114   return false;
10115 }
10116
10117 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10118 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10119 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10120 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10121                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10122   // See if we already saw this PHI node.
10123   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10124     return true;
10125   
10126   // Don't scan crazily complex things.
10127   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10128     return false;
10129  
10130   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10131   // the value.
10132   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10133     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10134     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10135       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10136         return false;
10137     } else if (Op != NonPhiInVal)
10138       return false;
10139   }
10140   
10141   return true;
10142 }
10143
10144
10145 // PHINode simplification
10146 //
10147 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10148   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10149   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10150   
10151   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10152     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10153
10154   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10155   // reducing code size.
10156   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10157       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10158     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10159       return Result;
10160
10161   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10162   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10163   // PHI)... break the cycle.
10164   if (PN.hasOneUse()) {
10165     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10166     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10167       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10168       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10169       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10170         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10171     }
10172    
10173     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10174     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10175     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10176     // common case here is good because the only other things that catch this
10177     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10178     // late.
10179     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10180         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10181         PHIUser->use_back() == &PN) {
10182       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10183     }
10184   }
10185
10186   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10187   // same value, for example:
10188   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10189   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10190   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10191   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10192   {
10193     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10194     // Scan for the first non-phi operand.
10195     while (InValNo != NumOperandVals && 
10196            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10197       ++InValNo;
10198
10199     if (InValNo != NumOperandVals) {
10200       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10201       
10202       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10203       // there is no need to recursively scan other phis.
10204       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10205         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10206         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10207           break;
10208       }
10209       
10210       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10211       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10212       // the value.
10213       if (InValNo == NumOperandVals) {
10214         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10215         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10216           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10217       }
10218     }
10219   }
10220   return 0;
10221 }
10222
10223 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10224                                    Instruction *InsertPoint,
10225                                    InstCombiner *IC) {
10226   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10227   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10228   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10229   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10230   // used for address computation.
10231   Instruction::CastOps opcode = 
10232      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10233       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10234   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10235 }
10236
10237
10238 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10239   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10240   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10241   // If so, eliminate the noop.
10242   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10243     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10244
10245   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10246     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10247
10248   bool HasZeroPointerIndex = false;
10249   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10250     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10251
10252   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10253     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10254
10255   // Eliminate unneeded casts for indices.
10256   bool MadeChange = false;
10257   
10258   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10259   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10260        i != e; ++i, ++GTI) {
10261     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10262       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10263         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10264             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10265           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10266           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10267           // is a 32-bit pointer target.
10268           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10269             MadeChange = true;
10270             *i = CI->getOperand(0);
10271           }
10272         }
10273       }
10274       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10275       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10276       // If the incoming value needs a cast instruction,
10277       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10278       // obvious.
10279       Value *Op = *i;
10280       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10281         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10282           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10283           MadeChange = true;
10284         } else {
10285           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10286                                 GEP);
10287           *i = Op;
10288           MadeChange = true;
10289         }
10290       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10291         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10292           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10293           MadeChange = true;
10294         } else {
10295           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10296                                 GEP);
10297           *i = Op;
10298           MadeChange = true;
10299         }
10300       }
10301     }
10302   }
10303   if (MadeChange) return &GEP;
10304
10305   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10306   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10307   // real input to the dest type.
10308   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10309     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10310       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10311       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10312       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10313         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10314         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10315           if (I != BCI) {
10316             I->takeName(BCI);
10317             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10318             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10319           }
10320           return &GEP;
10321         }
10322       }
10323       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10324     }
10325   }
10326   
10327   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10328   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10329   // getelementptr instructions into a single instruction.
10330   //
10331   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10332   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10333     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10334
10335   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10336     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10337     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10338     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10339     //
10340     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10341         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10342       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10343
10344     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10345
10346     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10347     bool EndsWithSequential = false;
10348     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10349            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10350       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10351
10352     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10353     if (EndsWithSequential) {
10354       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10355       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10356       //
10357       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10358       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10359         Sum = GO1;
10360       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10361         Sum = SO1;
10362       } else {
10363         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10364         // target's pointer size.
10365         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10366           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10367             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10368           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10369             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10370           } else {
10371             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10372             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10373               // Convert GO1 to SO1's type.
10374               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10375
10376             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10377               // Convert SO1 to GO1's type.
10378               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10379             } else {
10380               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10381               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10382               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10383             }
10384           }
10385         }
10386         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10387           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10388         else {
10389           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10390           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10391         }
10392       }
10393
10394       // Recycle the GEP we already have if possible.
10395       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10396         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10397         GEP.setOperand(1, Sum);
10398         return &GEP;
10399       } else {
10400         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10401                        SrcGEPOperands.end()-1);
10402         Indices.push_back(Sum);
10403         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10404       }
10405     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10406                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10407                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10408       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10409       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10410                      SrcGEPOperands.end());
10411       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10412     }
10413
10414     if (!Indices.empty())
10415       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10416                                        Indices.end(), GEP.getName());
10417
10418   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10419     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10420     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10421
10422     // Scan for nonconstants...
10423     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10424     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10425     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10426       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10427
10428     if (I == E) {  // If they are all constants...
10429       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10430                                                     &Indices[0],Indices.size());
10431
10432       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10433       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10434     }
10435   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10436     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10437       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10438     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10439       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10440       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10441       //
10442       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10443       //
10444       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10445       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10446       if (const ArrayType *XATy =
10447           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10448         if (const ArrayType *CATy =
10449             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10450           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10451             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10452             // to an array of the same type as the destination pointer
10453             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10454             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10455             GEP.setOperand(0, X);
10456             return &GEP;
10457           }
10458     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10459       // Transform things like:
10460       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10461       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10462       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10463       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10464       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10465           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10466           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10467         Value *Idx[2];
10468         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10469         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10470         Value *V = InsertNewInstBefore(
10471                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10472         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10473         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10474       }
10475       
10476       // Transform things like:
10477       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10478       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10479       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10480       
10481       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10482         uint64_t ArrayEltSize =
10483             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10484         
10485         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10486         // allow either a mul, shift, or constant here.
10487         Value *NewIdx = 0;
10488         ConstantInt *Scale = 0;
10489         if (ArrayEltSize == 1) {
10490           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10491           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10492         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10493           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10494           Scale = CI;
10495         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10496           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10497               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10498             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10499             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10500             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10501             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10502           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10503                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10504             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10505             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10506           }
10507         }
10508         
10509         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10510         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10511         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10512         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10513         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10514             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10515           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10516                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10517           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10518             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10519                                                        false /*ZExt*/);
10520             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10521             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10522           }
10523
10524           // Insert the new GEP instruction.
10525           Value *Idx[2];
10526           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10527           Idx[1] = NewIdx;
10528           Instruction *NewGEP =
10529             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10530           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10531           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10532           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10533         }
10534       }
10535     }
10536   }
10537
10538   return 0;
10539 }
10540
10541 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10542   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10543   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10544     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10545       const Type *NewTy = 
10546         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10547       AllocationInst *New = 0;
10548
10549       // Create and insert the replacement instruction...
10550       if (isa<MallocInst>(AI))
10551         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10552       else {
10553         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10554         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10555       }
10556
10557       InsertNewInstBefore(New, AI);
10558
10559       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10560       // allocas if possible...
10561       //
10562       BasicBlock::iterator It = New;
10563       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10564
10565       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10566       // insert our getelementptr instruction...
10567       //
10568       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10569       Value *Idx[2];
10570       Idx[0] = NullIdx;
10571       Idx[1] = NullIdx;
10572       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10573                                            New->getName()+".sub", It);
10574
10575       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10576       // allocation.
10577       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10578     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10579       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10580     }
10581   }
10582
10583   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10584   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10585   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10586   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10587       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10588     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10589
10590   return 0;
10591 }
10592
10593 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10594   Value *Op = FI.getOperand(0);
10595
10596   // free undef -> unreachable.
10597   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10598     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10599     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10600                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10601     return EraseInstFromFunction(FI);
10602   }
10603   
10604   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10605   // when lots of inlining happens.
10606   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10607     return EraseInstFromFunction(FI);
10608   
10609   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10610   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10611     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10612     return &FI;
10613   }
10614   
10615   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10616   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10617     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10618       AddToWorkList(GEPI);
10619       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10620       return &FI;
10621     }
10622   }
10623   
10624   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10625   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10626     if (MI->hasOneUse()) {
10627       EraseInstFromFunction(FI);
10628       return EraseInstFromFunction(*MI);
10629     }
10630
10631   return 0;
10632 }
10633
10634
10635 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10636 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10637                                         const TargetData *TD) {
10638   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10639   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10640
10641   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10642     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10643     // directly if string length is small enough.
10644     std::string Str;
10645     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10646       unsigned len = Str.length();
10647       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10648       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10649       // Replace LI with immediate integer store.
10650       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10651         APInt StrVal(numBits, 0);
10652         APInt SingleChar(numBits, 0);
10653         if (TD->isLittleEndian()) {
10654           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10655             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10656             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10657           }
10658         } else {
10659           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10660             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10661             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10662           }
10663           // Append NULL at the end.
10664           SingleChar = 0;
10665           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10666         }
10667         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10668         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10669       }
10670     }
10671   }
10672
10673   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10674   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10675     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10676
10677     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10678          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10679       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10680       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10681       // constants.
10682       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10683         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10684           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10685             Value *Idxs[2];
10686             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10687             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10688             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10689             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10690           }
10691
10692       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10693             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10694           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10695           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10696           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10697           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10698                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10699
10700         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10701         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10702         // the result of the loaded value.
10703         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10704                                                              CI->getName(),
10705                                                          LI.isVolatile()),LI);
10706         // Now cast the result of the load.
10707         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10708       }
10709     }
10710   }
10711   return 0;
10712 }
10713
10714 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10715 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10716 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10717 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10718 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10719   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10720   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10721
10722   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10723   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10724     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10725     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10726
10727   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10728   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10729   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10730   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10731   // the load entirely).
10732   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10733
10734   while (BBI != E) {
10735     --BBI;
10736
10737     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10738     // marked invalid.
10739     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10740       return false;
10741     
10742     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10743       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10744     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10745       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10746     }
10747
10748   }
10749   return false;
10750 }
10751
10752 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
10753 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
10754 /// value in code like this:
10755 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
10756 ///   store i32 0, i32* %t0
10757 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
10758 ///   %t2 = load i32* %t1
10759 ///
10760 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
10761   // Test if the values are trivially equivalent.
10762   if (A == B) return true;
10763
10764   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
10765   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
10766       isa<CastInst>(A) ||
10767       isa<PHINode>(A) ||
10768       isa<GetElementPtrInst>(A))
10769     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
10770       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
10771         return true;
10772
10773   // Otherwise they may not be equivalent.
10774   return false;
10775 }
10776
10777 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10778   Value *Op = LI.getOperand(0);
10779
10780   // Attempt to improve the alignment.
10781   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10782   if (KnownAlign >
10783       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10784                                 LI.getAlignment()))
10785     LI.setAlignment(KnownAlign);
10786
10787   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10788   if (isa<CastInst>(Op))
10789     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10790       return Res;
10791
10792   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10793   if (LI.isVolatile()) return 0;
10794   
10795   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10796   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10797   // separated by a few arithmetic operations.
10798   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10799   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != LI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10800        --ScanInsts) {
10801     --BBI;
10802     
10803     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10804       if (equivalentAddressValues(SI->getOperand(1), LI.getOperand(0)))
10805         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10806     } else if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10807       if (equivalentAddressValues(LIB->getOperand(0), LI.getOperand(0)))
10808         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10809     }
10810
10811     // Don't skip over things that can modify memory.
10812     if (BBI->mayWriteToMemory())
10813       break;
10814   }
10815
10816   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10817     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10818     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10819     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10820         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10821       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10822       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10823       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10824       // CFG.
10825       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10826                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10827       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10828     }
10829   } 
10830
10831   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10832     // load null/undef -> undef
10833     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10834     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10835         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10836       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10837       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10838       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10839       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10840                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10841       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10842     }
10843
10844     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10845     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10846       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10847         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10848
10849     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10850     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10851       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10852         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10853           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10854             if (Constant *V = 
10855                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10856               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10857         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10858           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10859           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10860           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10861           // CFG.
10862           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10863                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10864           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10865         }
10866
10867       } else if (CE->isCast()) {
10868         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10869           return Res;
10870       }
10871     }
10872   }
10873     
10874   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10875   // is all undef or zero, we know what it loads.
10876   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
10877     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10878       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10879         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10880       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10881         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10882     }
10883   }
10884
10885   if (Op->hasOneUse()) {
10886     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10887     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10888     // exposes redundancy in the code.
10889     //
10890     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10891     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10892     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10893     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10894     // unconditionally.
10895     //
10896     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10897       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10898       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10899           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10900         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10901                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10902         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10903                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10904         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10905       }
10906
10907       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10908       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10909         if (C->isNullValue()) {
10910           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10911           return &LI;
10912         }
10913
10914       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10915       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10916         if (C->isNullValue()) {
10917           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10918           return &LI;
10919         }
10920     }
10921   }
10922   return 0;
10923 }
10924
10925 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10926 /// when possible.
10927 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10928   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10929   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10930
10931   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10932   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10933     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10934
10935     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10936       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10937       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10938       // constants.
10939       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10940         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10941           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10942             Value* Idxs[2];
10943             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10944             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10945             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10946             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10947           }
10948
10949       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10950           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10951                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10952
10953         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10954         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10955         // the store, cast the value to be stored.
10956         Value *NewCast;
10957         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10958         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10959         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10960         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10961         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10962           if (CastSrcTy->isInteger())
10963             opcode = Instruction::IntToPtr;
10964         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10965           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10966             opcode = Instruction::PtrToInt;
10967         }
10968         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10969           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10970         else
10971           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10972             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10973             SI);
10974         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10975       }
10976     }
10977   }
10978   return 0;
10979 }
10980
10981 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10982   Value *Val = SI.getOperand(0);
10983   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10984
10985   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10986     EraseInstFromFunction(SI);
10987     ++NumCombined;
10988     return 0;
10989   }
10990   
10991   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10992   // alloca dead.
10993   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10994     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10995       EraseInstFromFunction(SI);
10996       ++NumCombined;
10997       return 0;
10998     }
10999     
11000     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
11001       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
11002           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11003         EraseInstFromFunction(SI);
11004         ++NumCombined;
11005         return 0;
11006       }
11007   }
11008
11009   // Attempt to improve the alignment.
11010   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
11011   if (KnownAlign >
11012       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11013                                 SI.getAlignment()))
11014     SI.setAlignment(KnownAlign);
11015
11016   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11017   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11018   // situation often occurs with bitfield accesses.
11019   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11020   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11021        --ScanInsts) {
11022     --BBI;
11023     
11024     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11025       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11026       if (!PrevSI->isVolatile() && equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11027           SI.getOperand(1))) {
11028         ++NumDeadStore;
11029         ++BBI;
11030         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11031         continue;
11032       }
11033       break;
11034     }
11035     
11036     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11037     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11038     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11039     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11040       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11041           !SI.isVolatile()) {
11042         EraseInstFromFunction(SI);
11043         ++NumCombined;
11044         return 0;
11045       }
11046       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11047       // may not be dead.
11048       break;
11049     }
11050     
11051     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11052     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11053       break;
11054   }
11055   
11056   
11057   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11058
11059   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11060   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11061     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11062       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11063       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11064         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11065       ++NumCombined;
11066     }
11067     return 0;  // Do not modify these!
11068   }
11069
11070   // store undef, Ptr -> noop
11071   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11072     EraseInstFromFunction(SI);
11073     ++NumCombined;
11074     return 0;
11075   }
11076
11077   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11078   // source instead.
11079   if (isa<CastInst>(Ptr))
11080     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11081       return Res;
11082   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11083     if (CE->isCast())
11084       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11085         return Res;
11086
11087   
11088   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11089   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11090   BBI = &SI; ++BBI;
11091   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11092     if (BI->isUnconditional())
11093       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11094         return 0;  // xform done!
11095   
11096   return 0;
11097 }
11098
11099 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11100 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11101 /// into a phi node with a store in the successor.
11102 ///
11103 /// Simplify things like:
11104 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11105 /// into a phi node with a store in the successor.
11106 ///
11107 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11108   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11109   
11110   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11111   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11112   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11113   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11114   
11115   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11116   // the other predecessor.
11117   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11118   BasicBlock *OtherBB = 0;
11119   if (*PI != StoreBB)
11120     OtherBB = *PI;
11121   ++PI;
11122   if (PI == pred_end(DestBB))
11123     return false;
11124   
11125   if (*PI != StoreBB) {
11126     if (OtherBB)
11127       return false;
11128     OtherBB = *PI;
11129   }
11130   if (++PI != pred_end(DestBB))
11131     return false;
11132
11133   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11134   // for example, if SI is in an infinite loop)
11135   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11136     return false;
11137
11138   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11139   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11140   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11141   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11142     return false;
11143   
11144   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11145   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11146   StoreInst *OtherStore = 0;
11147   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11148     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11149     --BBI;
11150     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11151     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11152       return false;
11153   } else {
11154     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11155     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11156     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11157         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11158       return false;
11159     
11160     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11161     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11162     // lives in OtherBB.
11163     for (;; --BBI) {
11164       // Check to see if we find the matching store.
11165       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11166         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11167           return false;
11168         break;
11169       }
11170       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11171       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11172       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11173           BBI == OtherBB->begin())
11174         return false;
11175     }
11176     
11177     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11178     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11179     // StoreBB.
11180     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11181       // FIXME: This should really be AA driven.
11182       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11183         return false;
11184     }
11185   }
11186   
11187   // Insert a PHI node now if we need it.
11188   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11189   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11190     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11191     PN->reserveOperandSpace(2);
11192     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11193     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11194     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11195   }
11196   
11197   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11198   // insert it.
11199   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11200   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11201                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11202   
11203   // Nuke the old stores.
11204   EraseInstFromFunction(SI);
11205   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11206   ++NumCombined;
11207   return true;
11208 }
11209
11210
11211 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11212   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11213   Value *X = 0;
11214   BasicBlock *TrueDest;
11215   BasicBlock *FalseDest;
11216   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11217       !isa<Constant>(X)) {
11218     // Swap Destinations and condition...
11219     BI.setCondition(X);
11220     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11221     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11222     return &BI;
11223   }
11224
11225   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11226   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11227   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11228                              TrueDest, FalseDest)))
11229     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11230          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11231       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11232       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11233       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11234       NewSCC->takeName(I);
11235       // Swap Destinations and condition...
11236       BI.setCondition(NewSCC);
11237       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11238       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11239       RemoveFromWorkList(I);
11240       I->eraseFromParent();
11241       AddToWorkList(NewSCC);
11242       return &BI;
11243     }
11244
11245   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11246   ICmpInst::Predicate IPred;
11247   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11248                       TrueDest, FalseDest)))
11249     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11250          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11251          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11252       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11253       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11254       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11255       NewSCC->takeName(I);
11256       // Swap Destinations and condition...
11257       BI.setCondition(NewSCC);
11258       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11259       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11260       RemoveFromWorkList(I);
11261       I->eraseFromParent();;
11262       AddToWorkList(NewSCC);
11263       return &BI;
11264     }
11265
11266   return 0;
11267 }
11268
11269 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11270   Value *Cond = SI.getCondition();
11271   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11272     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11273       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11274         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11275         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11276           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11277                                                 AddRHS));
11278         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11279         AddToWorkList(I);
11280         return &SI;
11281       }
11282   }
11283   return 0;
11284 }
11285
11286 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11287   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11288
11289   if (!EV.hasIndices())
11290     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11291
11292   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11293     if (isa<UndefValue>(C))
11294       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11295       
11296     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11297       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11298
11299     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11300       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11301       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11302       if (EV.getNumIndices() > 1)
11303         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11304         // first index
11305         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11306       else
11307         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11308     }
11309     return 0; // Can't handle other constants
11310   } 
11311   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11312     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11313     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11314     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11315          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11316          exti != exte && insi != inse;
11317          ++exti, ++insi) {
11318       if (*insi != *exti)
11319         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11320         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11321         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11322         // operand of the insert. i.e., replace
11323         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11324         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11325         // with
11326         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11327         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11328                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11329     }
11330     if (exti == exte && insi == inse)
11331       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11332       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11333       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11334       // with "i32 42"
11335       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11336     if (exti == exte) {
11337       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11338       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11339       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11340       // with
11341       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11342       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11343       // by switching the order of the insert and extract (though the
11344       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11345       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11346         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11347                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11348         EV);
11349       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11350                                      insi, inse);
11351     }
11352     if (insi == inse)
11353       // The insert list is a prefix of the extract list
11354       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11355       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11356       // i.e., replace
11357       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11358       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11359       // with
11360       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11361       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11362                                       exti, exte);
11363   }
11364   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11365   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11366   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11367   // the value inserted, if appropriate).
11368   return 0;
11369 }
11370
11371 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11372 /// is to leave as a vector operation.
11373 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11374   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11375     return true;
11376   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11377     if (isConstant) return true;
11378     // If all elts are the same, we can extract.
11379     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11380     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11381       if (C->getOperand(i) != Op0)
11382         return false;
11383     return true;
11384   }
11385   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11386   if (!I) return false;
11387   
11388   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11389   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11390   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11391       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11392     return true;
11393   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11394     return true;
11395   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11396     if (BO->hasOneUse() &&
11397         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11398          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11399       return true;
11400   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11401     if (CI->hasOneUse() &&
11402         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11403          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11404       return true;
11405   
11406   return false;
11407 }
11408
11409 /// Read and decode a shufflevector mask.
11410 ///
11411 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11412 /// elements in the input.
11413 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11414   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11415   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11416     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11417   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11418     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11419
11420   std::vector<unsigned> Result;
11421   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11422   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11423     if (isa<UndefValue>(*i))
11424       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11425     else
11426       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11427   return Result;
11428 }
11429
11430 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11431 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11432 /// extracted from the vector.
11433 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11434   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11435   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11436   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11437   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11438     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11439   
11440   if (isa<UndefValue>(V))
11441     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11442   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11443     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11444   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11445     return CP->getOperand(EltNo);
11446   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11447     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11448     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11449       return 0;
11450     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11451     
11452     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11453     // inserted value.
11454     if (EltNo == IIElt) 
11455       return III->getOperand(1);
11456     
11457     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11458     // vector input.
11459     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11460   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11461     unsigned LHSWidth =
11462       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11463     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11464     if (InEl < LHSWidth)
11465       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11466     else if (InEl < LHSWidth*2)
11467       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11468     else
11469       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11470   }
11471   
11472   // Otherwise, we don't know.
11473   return 0;
11474 }
11475
11476 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11477   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11478   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11479     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11480
11481   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11482   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11483     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11484   
11485   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11486     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11487     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11488     // (we do that below, but only when the index is constant).
11489     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11490     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11491       if (C->getOperand(i) != op0) {
11492         op0 = 0; 
11493         break;
11494       }
11495     if (op0)
11496       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11497   }
11498   
11499   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11500   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11501   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11502     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11503     unsigned VectorWidth = 
11504       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11505       
11506     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11507     // crashing the code below.
11508     if (IndexVal >= VectorWidth)
11509       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11510     
11511     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11512     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11513     // property.
11514     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11515       uint64_t UndefElts;
11516       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11517                                                 1 << IndexVal,
11518                                                 UndefElts)) {
11519         EI.setOperand(0, V);
11520         return &EI;
11521       }
11522     }
11523     
11524     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11525       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11526     
11527     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11528     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11529     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11530     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11531       if (const VectorType *VT = 
11532               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11533         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11534           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11535             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11536     }
11537   }
11538   
11539   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11540     if (I->hasOneUse()) {
11541       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11542       // profitable to do so
11543       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11544         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11545         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11546           ExtractElementInst *newEI0 = 
11547             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11548                                    EI.getName()+".lhs");
11549           ExtractElementInst *newEI1 =
11550             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11551                                    EI.getName()+".rhs");
11552           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11553           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11554           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11555         }
11556       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11557         unsigned AS = 
11558           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11559         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11560                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11561         GetElementPtrInst *GEP =
11562           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11563         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11564         return new LoadInst(GEP);
11565       }
11566     }
11567     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11568       // Extracting the inserted element?
11569       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11570         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11571       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11572       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11573       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11574           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11575         AddUsesToWorkList(EI);
11576         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11577         return &EI;
11578       }
11579     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11580       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11581       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11582       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11583         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11584         Value *Src;
11585         unsigned LHSWidth =
11586           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11587
11588         if (SrcIdx < LHSWidth)
11589           Src = SVI->getOperand(0);
11590         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11591           SrcIdx -= LHSWidth;
11592           Src = SVI->getOperand(1);
11593         } else {
11594           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11595         }
11596         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11597       }
11598     }
11599   }
11600   return 0;
11601 }
11602
11603 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11604 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11605 /// Otherwise, return false.
11606 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11607                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11608   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11609          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11610   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11611
11612   if (isa<UndefValue>(V)) {
11613     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11614     return true;
11615   } else if (V == LHS) {
11616     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11617       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11618     return true;
11619   } else if (V == RHS) {
11620     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11621       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11622     return true;
11623   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11624     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11625     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11626     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11627     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11628     
11629     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11630       return false;
11631     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11632     
11633     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11634       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11635       // transitively ok.
11636       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11637         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11638         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11639         return true;
11640       }      
11641     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11642       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11643           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11644         unsigned ExtractedIdx =
11645           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11646         
11647         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11648         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11649           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11650           // transitively ok.
11651           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11652             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11653             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11654               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11655                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11656             } else {
11657               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11658               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11659                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11660               
11661             }
11662             return true;
11663           }
11664         }
11665       }
11666     }
11667   }
11668   // TODO: Handle shufflevector here!
11669   
11670   return false;
11671 }
11672
11673 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11674 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11675 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11676 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11677                                      Value *&RHS) {
11678   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11679          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11680          "Invalid shuffle!");
11681   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11682
11683   if (isa<UndefValue>(V)) {
11684     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11685     return V;
11686   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11687     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11688     return V;
11689   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11690     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11691     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11692     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11693     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11694     
11695     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11696       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11697           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11698         unsigned ExtractedIdx =
11699           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11700         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11701         
11702         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11703         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11704         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11705           RHS = EI->getOperand(0);
11706           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11707           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11708             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11709           return V;
11710         }
11711         
11712         if (VecOp == RHS) {
11713           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11714           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11715           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11716             if (i != InsertedIdx)
11717               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11718           }
11719           return V;
11720         }
11721         
11722         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11723         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11724         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11725           return EI->getOperand(0);
11726         
11727       }
11728     }
11729   }
11730   // TODO: Handle shufflevector here!
11731   
11732   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11733   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11734     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11735   return V;
11736 }
11737
11738 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11739   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11740   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11741   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11742   
11743   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11744   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11745     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11746   
11747   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11748   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11749   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11750     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11751         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11752       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11753       unsigned ExtractedIdx =
11754         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11755       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11756       
11757       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11758         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11759       
11760       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11761         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11762       
11763       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11764       // back into the same place, just use the input vector.
11765       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11766         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11767       
11768       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11769       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11770       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11771       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11772       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11773         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11774         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11775         // Build a new shuffle mask.
11776         std::vector<Constant*> Mask;
11777         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11778           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11779         else {
11780           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11781           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11782                                                        NumVectorElts));
11783         } 
11784         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11785         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11786                                      ConstantVector::get(Mask));
11787       }
11788       
11789       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11790       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11791       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11792         std::vector<Constant*> Mask;
11793         Value *RHS = 0;
11794         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11795         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11796         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11797         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11798       }
11799     }
11800   }
11801
11802   return 0;
11803 }
11804
11805
11806 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11807   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11808   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11809   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11810
11811   bool MadeChange = false;
11812
11813   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11814   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11815     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11816
11817   uint64_t UndefElts;
11818   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11819
11820   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
11821     return 0;
11822
11823   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11824   if (VWidth <= 64 &&
11825       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11826     LHS = SVI.getOperand(0);
11827     RHS = SVI.getOperand(1);
11828     MadeChange = true;
11829   }
11830   
11831   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11832   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11833   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11834     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11835       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11836       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11837     }
11838     
11839     // Remap any references to RHS to use LHS.
11840     std::vector<Constant*> Elts;
11841     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11842       if (Mask[i] >= 2*e)
11843         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11844       else {
11845         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11846             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11847           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11848           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11849         } else {
11850           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11851           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11852         }
11853       }
11854     }
11855     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11856     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11857     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11858     LHS = SVI.getOperand(0);
11859     RHS = SVI.getOperand(1);
11860     MadeChange = true;
11861   }
11862   
11863   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11864   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11865     
11866   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11867     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11868     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11869     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11870       
11871     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11872     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11873   }
11874
11875   // Eliminate identity shuffles.
11876   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11877   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11878   
11879   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11880   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11881   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11882   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11883   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11884   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11885   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11886   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11887   // (splat(splat)) -> splat.
11888   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11889     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11890       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11891
11892       std::vector<unsigned> NewMask;
11893       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11894         if (Mask[i] >= 2*e)
11895           NewMask.push_back(2*e);
11896         else
11897           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11898       
11899       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11900       // the replacement.
11901       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11902         std::vector<Constant*> Elts;
11903         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11904           if (NewMask[i] >= e*2) {
11905             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11906           } else {
11907             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11908           }
11909         }
11910         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11911                                      LHSSVI->getOperand(1),
11912                                      ConstantVector::get(Elts));
11913       }
11914     }
11915   }
11916
11917   return MadeChange ? &SVI : 0;
11918 }
11919
11920
11921
11922
11923 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11924 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11925 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11926 /// end of its block.
11927 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11928   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11929
11930   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11931   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11932     return false;
11933
11934   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11935   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11936         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11937     return false;
11938
11939   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11940   // the end of block that could change the value.
11941   if (I->mayReadFromMemory()) {
11942     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11943          Scan != E; ++Scan)
11944       if (Scan->mayWriteToMemory())
11945         return false;
11946   }
11947
11948   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11949
11950   I->moveBefore(InsertPos);
11951   ++NumSunkInst;
11952   return true;
11953 }
11954
11955
11956 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11957 /// all reachable code to the worklist.
11958 ///
11959 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11960 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11961 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11962 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11963 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11964 ///
11965 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11966                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11967                                        InstCombiner &IC,
11968                                        const TargetData *TD) {
11969   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
11970   Worklist.push_back(BB);
11971
11972   while (!Worklist.empty()) {
11973     BB = Worklist.back();
11974     Worklist.pop_back();
11975     
11976     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11977     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11978     
11979     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11980       Instruction *Inst = BBI++;
11981       
11982       // DCE instruction if trivially dead.
11983       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11984         ++NumDeadInst;
11985         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11986         Inst->eraseFromParent();
11987         continue;
11988       }
11989       
11990       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11991       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11992         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11993         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11994         ++NumConstProp;
11995         Inst->eraseFromParent();
11996         continue;
11997       }
11998      
11999       IC.AddToWorkList(Inst);
12000     }
12001
12002     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12003     // constant, only visit the reachable successor.
12004     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12005     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12006       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12007         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12008         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12009         Worklist.push_back(ReachableBB);
12010         continue;
12011       }
12012     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12013       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12014         // See if this is an explicit destination.
12015         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12016           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12017             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12018             Worklist.push_back(ReachableBB);
12019             continue;
12020           }
12021         
12022         // Otherwise it is the default destination.
12023         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12024         continue;
12025       }
12026     }
12027     
12028     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12029       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12030   }
12031 }
12032
12033 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12034   bool Changed = false;
12035   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12036   
12037   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12038              << F.getNameStr() << "\n");
12039
12040   {
12041     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12042     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12043     // track of which blocks we visit.
12044     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12045     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12046
12047     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12048     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12049     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12050     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12051       if (!Visited.count(BB)) {
12052         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12053         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12054           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12055
12056           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12057           ++NumDeadInst;
12058
12059           if (!I->use_empty())
12060             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12061           I->eraseFromParent();
12062         }
12063       }
12064   }
12065
12066   while (!Worklist.empty()) {
12067     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12068     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12069
12070     // Check to see if we can DCE the instruction.
12071     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12072       // Add operands to the worklist.
12073       if (I->getNumOperands() < 4)
12074         AddUsesToWorkList(*I);
12075       ++NumDeadInst;
12076
12077       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12078
12079       I->eraseFromParent();
12080       RemoveFromWorkList(I);
12081       continue;
12082     }
12083
12084     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12085     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12086       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12087
12088       // Add operands to the worklist.
12089       AddUsesToWorkList(*I);
12090       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12091
12092       ++NumConstProp;
12093       I->eraseFromParent();
12094       RemoveFromWorkList(I);
12095       continue;
12096     }
12097
12098     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12099       // See if we can constant fold its operands.
12100       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12101         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12102           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12103             i->set(NewC);
12104         }
12105       }
12106     }
12107
12108     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12109     if (I->hasOneUse()) {
12110       BasicBlock *BB = I->getParent();
12111       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12112       if (UserParent != BB) {
12113         bool UserIsSuccessor = false;
12114         // See if the user is one of our successors.
12115         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12116           if (*SI == UserParent) {
12117             UserIsSuccessor = true;
12118             break;
12119           }
12120
12121         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12122         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12123         // otherwise), we can keep going.
12124         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12125             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12126           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12127           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12128       }
12129     }
12130
12131     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12132 #ifndef NDEBUG
12133     std::string OrigI;
12134 #endif
12135     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12136     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12137       ++NumCombined;
12138       // Should we replace the old instruction with a new one?
12139       if (Result != I) {
12140         DOUT << "IC: Old = " << *I
12141              << "    New = " << *Result;
12142
12143         // Everything uses the new instruction now.
12144         I->replaceAllUsesWith(Result);
12145
12146         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12147         AddToWorkList(Result);
12148         AddUsersToWorkList(*Result);
12149
12150         // Move the name to the new instruction first.
12151         Result->takeName(I);
12152
12153         // Insert the new instruction into the basic block...
12154         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12155         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12156
12157         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12158           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12159             ++InsertPos;
12160
12161         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12162
12163         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12164         // use counts.
12165         AddUsesToWorkList(*I);
12166
12167         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12168         // we do not process an instruction that has been deleted.
12169         RemoveFromWorkList(I);
12170
12171         // Erase the old instruction.
12172         InstParent->getInstList().erase(I);
12173       } else {
12174 #ifndef NDEBUG
12175         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12176              << "    New = " << *I;
12177 #endif
12178
12179         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12180         // if so, remove it.
12181         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12182           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12183           // use counts.
12184           AddUsesToWorkList(*I);
12185
12186           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12187           // occurrences of this instruction.
12188           RemoveFromWorkList(I);
12189           I->eraseFromParent();
12190         } else {
12191           AddToWorkList(I);
12192           AddUsersToWorkList(*I);
12193         }
12194       }
12195       Changed = true;
12196     }
12197   }
12198
12199   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12200     
12201   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12202   WorklistMap.clear();
12203   return Changed;
12204 }
12205
12206
12207 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12208   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12209   
12210   bool EverMadeChange = false;
12211
12212   // Iterate while there is work to do.
12213   unsigned Iteration = 0;
12214   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12215     EverMadeChange = true;
12216   return EverMadeChange;
12217 }
12218
12219 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12220   return new InstCombiner();
12221 }
12222
12223