lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
   4 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
   5 // simplification happens.
   6 //
   7 // This pass combines things like:
   8 //    %Y = add int 1, %X
   9 //    %Z = add int 1, %Y
  10 // into:
  11 //    %Z = add int 2, %X
  12 //
  13 // This is a simple worklist driven algorithm.
  14 //
  15 // This pass guarantees that the following cannonicalizations are performed on
  16 // the program:
  17 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
  18 //    2. Logical operators with constant operands are always grouped so that
  19 //       'or's are performed first, then 'and's, then 'xor's.
  20 //    3. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  21 //    4. All SetCC instructions on boolean values are replaced with logical ops
  22 //    N. This list is incomplete
  23 //
  24 //===----------------------------------------------------------------------===//
  25
  26 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  27 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  28 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  29 #include "llvm/Instructions.h"
  30 #include "llvm/Pass.h"
  31 #include "llvm/Constants.h"
  32 #include "llvm/ConstantHandling.h"
  33 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  34 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  35 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
  36 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  37 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  38 #include "Support/Statistic.h"
  39 #include <algorithm>
  40
  41 namespace {
  42   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  43   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  44   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  45
  46   class InstCombiner : public FunctionPass,
  47                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  48     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  49     std::vector<Instruction*> WorkList;
  50
  51     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  52       // The instruction was simplified, add all users of the instruction to
  53       // the work lists because they might get more simplified now...
  54       //
  55       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  56            UI != UE; ++UI)
  57         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  58     }
  59
  60     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  61     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  62   public:
  63     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  64
  65     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  66       AU.setPreservesCFG();
  67     }
  68
  69     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
  70     // instruction types.  The semantics are as follows:
  71     // Return Value:
  72     //    null        - No change was made
  73     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
  74     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
  75     //
  76     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
  77     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
  78     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
  79     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
  80     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
  81     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
  82     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
  83     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
  84     Instruction *visitSetCondInst(BinaryOperator &I);
  85     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
  86     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
  87     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
  88     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
  89     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
  90     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
  91     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
  92     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
  93     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
  94
  95     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
  96     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
  97
  98   private:
  99     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 100
 101     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 102     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 103     //
 104     void InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 105       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 106              "New instruction already inserted into a basic block!");
 107       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 108       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 109       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 110     }
 111
 112     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 113     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 114     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 115     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 116     // modified.
 117     //
 118     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 119       AddUsesToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 120       I.replaceAllUsesWith(V);
 121       return &I;
 122     }
 123
 124     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 125     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 126     /// casts that are known to not do anything...
 127     ///
 128     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 129                                    Instruction *InsertBefore);
 130
 131     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 132     // operators...
 133     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 134   };
 135
 136   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 137 }
 138
 139 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 140 //   0 -> Constant, 1 -> Other, 2 -> Argument, 2 -> Unary, 3 -> OtherInst
 141 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 142   if (isa<Instruction>(V)) {
 143     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 144       return 2;
 145     return 3;
 146   }
 147   if (isa<Argument>(V)) return 2;
 148   return isa<Constant>(V) ? 0 : 1;
 149 }
 150
 151 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 152 // it.
 153 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 154   return V->use_size() == 1 || isa<Constant>(V);
 155 }
 156
 157 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 158 // operators:
 159 //
 160 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 161 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 162 //     binary operators.
 163 //
 164 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 165 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 166 //
 167 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 168   bool Changed = false;
 169   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 170     Changed = !I.swapOperands();
 171
 172   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 173   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 174   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 175     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 176       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 177         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 178                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 179                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 180         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 181         I.setOperand(1, Folded);
 182         return true;
 183       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 184         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 185             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 186           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 187           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 188
 189           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 190           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 191           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 192                                                     Op1->getOperand(0),
 193                                                     Op1->getName(), &I);
 194           WorkList.push_back(New);
 195           I.setOperand(0, New);
 196           I.setOperand(1, Folded);
 197           return true;
 198         }
 199     }
 200   return Changed;
 201 }
 202
 203 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 204 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 205 //
 206 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 207   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 208     return BinaryOperator::getNegArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 209
 210   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded...
 211   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 212     return ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
 213                              Constant::getNullValue(V->getType()), C);
 214   return 0;
 215 }
 216
 217 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 218   if (BinaryOperator::isNot(V))
 219     return BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 220
 221   // Constants can be considered to be not'ed values...
 222   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 223     return ConstantExpr::get(Instruction::Xor,
 224                              ConstantIntegral::getAllOnesValue(C->getType()),C);
 225   return 0;
 226 }
 227
 228 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 229 // other computations (because it has a constant operand), return the
 230 // non-constant operand of the multiply.
 231 //
 232 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V) {
 233   if (V->use_size() == 1 && V->getType()->isInteger())
 234     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 235       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 236         if (isa<Constant>(I->getOperand(1)))
 237           return I->getOperand(0);
 238   return 0;
 239 }
 240
 241 // dyn_castMaskingAnd - If this value is an And instruction masking a value with
 242 // a constant, return the constant being anded with.
 243 //
 244 static inline Constant *dyn_castMaskingAnd(Value *V) {
 245   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 246     if (I->getOpcode() == Instruction::And)
 247       return dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1));
 248
 249   // If this is a constant, it acts just like we were masking with it.
 250   return dyn_cast<Constant>(V);
 251 }
 252
 253 // Log2 - Calculate the log base 2 for the specified value if it is exactly a
 254 // power of 2.
 255 static unsigned Log2(uint64_t Val) {
 256   assert(Val > 1 && "Values 0 and 1 should be handled elsewhere!");
 257   unsigned Count = 0;
 258   while (Val != 1) {
 259     if (Val & 1) return 0;    // Multiple bits set?
 260     Val >>= 1;
 261     ++Count;
 262   }
 263   return Count;
 264 }
 265
 266 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 267   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 268   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 269
 270   // Eliminate 'add int %X, 0'
 271   if (RHS == Constant::getNullValue(I.getType()))
 272     return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 273
 274   // -A + B  -->  B - A
 275   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 276     return BinaryOperator::create(Instruction::Sub, RHS, V);
 277
 278   // A + -B  -->  A - B
 279   if (!isa<Constant>(RHS))
 280     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 281       return BinaryOperator::create(Instruction::Sub, LHS, V);
 282
 283   // X*C + X --> X * (C+1)
 284   if (dyn_castFoldableMul(LHS) == RHS) {
 285     Constant *CP1 =
 286       ConstantExpr::get(Instruction::Add,
 287                         cast<Constant>(cast<Instruction>(LHS)->getOperand(1)),
 288                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 289     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, RHS, CP1);
 290   }
 291
 292   // X + X*C --> X * (C+1)
 293   if (dyn_castFoldableMul(RHS) == LHS) {
 294     Constant *CP1 =
 295       ConstantExpr::get(Instruction::Add,
 296                         cast<Constant>(cast<Instruction>(RHS)->getOperand(1)),
 297                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 298     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, LHS, CP1);
 299   }
 300
 301   // (A & C1)+(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 302   if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(LHS))
 303     if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(RHS))
 304       if (ConstantExpr::get(Instruction::And, C1, C2)->isNullValue())
 305         return BinaryOperator::create(Instruction::Or, LHS, RHS);
 306
 307   return Changed ? &I : 0;
 308 }
 309
 310 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
 311 // highest order bit set.
 312 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
 313   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 314   return (CI->getRawValue() & ~(-1LL << NumBits)) == (1ULL << (NumBits-1));
 315 }
 316
 317 static unsigned getTypeSizeInBits(const Type *Ty) {
 318   return Ty == Type::BoolTy ? 1 : Ty->getPrimitiveSize()*8;
 319 }
 320
 321 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
 322   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 323
 324   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
 325     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 326
 327   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
 328   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
 329     return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, V);
 330
 331   // Replace (-1 - A) with (~A)...
 332   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
 333     if (C->isAllOnesValue())
 334       return BinaryOperator::createNot(Op1);
 335
 336   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
 337     if (Op1I->use_size() == 1) {
 338       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
 339       // is not used by anyone else...
 340       //
 341       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
 342         // Swap the two operands of the subexpr...
 343         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
 344         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
 345         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
 346
 347         // Create the new top level add instruction...
 348         return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op1);
 349       }
 350
 351       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
 352       //
 353       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
 354           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
 355         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
 356
 357         Instruction *NewNot = BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not", &I);
 358         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0, NewNot);
 359       }
 360
 361       // X - X*C --> X * (1-C)
 362       if (dyn_castFoldableMul(Op1I) == Op0) {
 363         Constant *CP1 =
 364           ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
 365                             ConstantInt::get(I.getType(), 1),
 366                          cast<Constant>(cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1)));
 367         assert(CP1 && "Couldn't constant fold 1-C?");
 368         return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op0, CP1);
 369       }
 370     }
 371
 372   // X*C - X --> X * (C-1)
 373   if (dyn_castFoldableMul(Op0) == Op1) {
 374     Constant *CP1 =
 375       ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
 376                         cast<Constant>(cast<Instruction>(Op0)->getOperand(1)),
 377                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 378     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C - 1?");
 379     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op1, CP1);
 380   }
 381
 382   return 0;
 383 }
 384
 385 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 386   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 387   Value *Op0 = I.getOperand(0);
 388
 389   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
 390   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
 391     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 392       const Type *Ty = CI->getType();
 393       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
 394       switch (Val) {
 395       case -1:                               // X * -1 -> -X
 396         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
 397       case 0:
 398         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // Eliminate 'mul double %X, 0'
 399       case 1:
 400         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul int %X, 1'
 401       case 2:                     // Convert 'mul int %X, 2' to 'add int %X, %X'
 402         return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op0, I.getName());
 403       }
 404
 405       if (uint64_t C = Log2(Val))            // Replace X*(2^C) with X << C
 406         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
 407                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 408     } else {
 409       ConstantFP *Op1F = cast<ConstantFP>(Op1);
 410       if (Op1F->isNullValue())
 411         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 412
 413       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
 414       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
 415       if (Op1F->getValue() == 1.0)
 416         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
 417     }
 418   }
 419
 420   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 421     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 422       return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op0v, Op1v);
 423
 424   return Changed ? &I : 0;
 425 }
 426
 427 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
 428   // div X, 1 == X
 429   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
 430     if (RHS->equalsInt(1))
 431       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
 432
 433     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
 434     // if so, convert to a right shift.
 435     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
 436       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
 437         if (uint64_t C = Log2(Val))
 438           return new ShiftInst(Instruction::Shr, I.getOperand(0),
 439                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 440   }
 441
 442   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
 443   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
 444     if (LHS->equalsInt(0))
 445       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 446
 447   return 0;
 448 }
 449
 450
 451 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
 452   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
 453     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
 454       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 455
 456     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
 457     // if so, convert to a bitwise and.
 458     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
 459       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
 460         if (Log2(Val))
 461           return BinaryOperator::create(Instruction::And, I.getOperand(0),
 462                                         ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
 463   }
 464
 465   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
 466   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
 467     if (LHS->equalsInt(0))
 468       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 469
 470   return 0;
 471 }
 472
 473 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
 474 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
 475   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
 476     // Calculate -1 casted to the right type...
 477     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 478     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
 479     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
 480     return CU->getValue() == Val-1;
 481   }
 482
 483   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
 484
 485   // Calculate 0111111111..11111
 486   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 487   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
 488   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
 489   return CS->getValue() == Val-1;
 490 }
 491
 492 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
 493 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
 494   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
 495     return CU->getValue() == 1;
 496
 497   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
 498
 499   // Calculate 1111111111000000000000
 500   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 501   int64_t Val = -1;                    // All ones
 502   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
 503   return CS->getValue() == Val+1;
 504 }
 505
 506
 507 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
 508   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 509   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 510
 511   // and X, X = X   and X, 0 == 0
 512   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
 513     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 514
 515   // and X, -1 == X
 516   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
 517     if (RHS->isAllOnesValue())
 518       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 519
 520     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
 521       Value *X = Op0I->getOperand(0);
 522       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
 523         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
 524           if ((*RHS & *Op0CI)->isNullValue()) {
 525             // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) iff (C1&C2) == 0
 526             return BinaryOperator::create(Instruction::And, X, RHS);
 527           } else if (isOnlyUse(Op0)) {
 528             // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
 529             std::string Op0Name = Op0I->getName(); Op0I->setName("");
 530             Instruction *And = BinaryOperator::create(Instruction::And,
 531                                                       X, RHS, Op0Name);
 532             InsertNewInstBefore(And, I);
 533             return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, And, *RHS & *Op0CI);
 534           }
 535         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
 536           // (X | C1) & C2 --> X & C2 iff C1 & C1 == 0
 537           if ((*RHS & *Op0CI)->isNullValue())
 538             return BinaryOperator::create(Instruction::And, X, RHS);
 539
 540           Constant *Together = *RHS & *Op0CI;
 541           if (Together == RHS) // (X | C) & C --> C
 542             return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
 543
 544           if (isOnlyUse(Op0)) {
 545             if (Together != Op0CI) {
 546               // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
 547               std::string Op0Name = Op0I->getName(); Op0I->setName("");
 548               Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or, X,
 549                                                        Together, Op0Name);
 550               InsertNewInstBefore(Or, I);
 551               return BinaryOperator::create(Instruction::And, Or, RHS);
 552             }
 553           }
 554         }
 555     }
 556   }
 557
 558   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
 559   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
 560
 561   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - Demorgan's Law
 562   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
 563     Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0NotVal,
 564                                              Op1NotVal,I.getName()+".demorgan");
 565     InsertNewInstBefore(Or, I);
 566     return BinaryOperator::createNot(Or);
 567   }
 568
 569   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
 570     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 571
 572   return Changed ? &I : 0;
 573 }
 574
 575
 576
 577 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
 578   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 579   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 580
 581   // or X, X = X   or X, 0 == X
 582   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
 583     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 584
 585   // or X, -1 == -1
 586   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
 587     if (RHS->isAllOnesValue())
 588       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 589
 590     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
 591       // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
 592       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && isOnlyUse(Op0))
 593         if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
 594           std::string Op0Name = Op0I->getName(); Op0I->setName("");
 595           Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or,
 596                                                    Op0I->getOperand(0), RHS,
 597                                                    Op0Name);
 598           InsertNewInstBefore(Or, I);
 599           return BinaryOperator::create(Instruction::And, Or, *RHS | *Op0CI);
 600         }
 601
 602       // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
 603       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor && isOnlyUse(Op0))
 604         if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
 605           std::string Op0Name = Op0I->getName(); Op0I->setName("");
 606           Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or,
 607                                                    Op0I->getOperand(0), RHS,
 608                                                    Op0Name);
 609           InsertNewInstBefore(Or, I);
 610           return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Or, *Op0CI & *~*RHS);
 611         }
 612     }
 613   }
 614
 615   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
 616   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
 617
 618   if (Op1 == Op0NotVal)   // ~A | A == -1
 619     return ReplaceInstUsesWith(I,
 620                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 621
 622   if (Op0 == Op1NotVal)   // A | ~A == -1
 623     return ReplaceInstUsesWith(I,
 624                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 625
 626   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - Demorgan's Law
 627   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
 628     Instruction *And = BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0NotVal,
 629                                               Op1NotVal,I.getName()+".demorgan",
 630                                               &I);
 631     WorkList.push_back(And);
 632     return BinaryOperator::createNot(And);
 633   }
 634
 635   return Changed ? &I : 0;
 636 }
 637
 638
 639
 640 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
 641   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 642   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 643
 644   // xor X, X = 0
 645   if (Op0 == Op1)
 646     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 647
 648   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
 649     // xor X, 0 == X
 650     if (RHS->isNullValue())
 651       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 652
 653     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
 654       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
 655       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
 656         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->use_size() == 1)
 657           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
 658                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
 659
 660       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
 661         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And) {
 662           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
 663           if ((*RHS & *Op0CI)->isNullValue())
 664             return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0, RHS);
 665         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
 666           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
 667           if ((*RHS & *Op0CI) == RHS)
 668             return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0, ~*RHS);
 669         }
 670     }
 671   }
 672
 673   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
 674     if (X == Op1)
 675       return ReplaceInstUsesWith(I,
 676                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 677
 678   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
 679     if (X == Op0)
 680       return ReplaceInstUsesWith(I,
 681                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 682
 683   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
 684     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or)
 685       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
 686         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
 687         I.swapOperands();
 688         std::swap(Op0, Op1);
 689       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
 690         I.swapOperands();
 691         std::swap(Op0, Op1);
 692       }
 693
 694   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
 695     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->use_size() == 1) {
 696       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
 697         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
 698       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
 699         Value *NotB = BinaryOperator::createNot(Op1, Op1->getName()+".not", &I);
 700         WorkList.push_back(cast<Instruction>(NotB));
 701         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0I->getOperand(0),
 702                                       NotB);
 703       }
 704     }
 705
 706   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1^C2 == 0
 707   if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(Op0))
 708     if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(Op1))
 709       if (ConstantExpr::get(Instruction::And, C1, C2)->isNullValue())
 710         return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0, Op1);
 711
 712   return Changed ? &I : 0;
 713 }
 714
 715 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 716 static Constant *AddOne(ConstantInt *C) {
 717   Constant *Result = ConstantExpr::get(Instruction::Add, C,
 718                                        ConstantInt::get(C->getType(), 1));
 719   assert(Result && "Constant folding integer addition failed!");
 720   return Result;
 721 }
 722 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
 723   Constant *Result = ConstantExpr::get(Instruction::Sub, C,
 724                                        ConstantInt::get(C->getType(), 1));
 725   assert(Result && "Constant folding integer addition failed!");
 726   return Result;
 727 }
 728
 729 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 730 // true when both operands are equal...
 731 //
 732 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 733   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 734          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 735          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 736 }
 737
 738 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(BinaryOperator &I) {
 739   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 740   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 741   const Type *Ty = Op0->getType();
 742
 743   // setcc X, X
 744   if (Op0 == Op1)
 745     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
 746
 747   // setcc <global*>, 0 - Global value addresses are never null!
 748   if (isa<GlobalValue>(Op0) && isa<ConstantPointerNull>(Op1))
 749     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
 750
 751   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
 752   if (Ty == Type::BoolTy) {
 753     // If this is <, >, or !=, we can change this into a simple xor instruction
 754     if (!isTrueWhenEqual(I))
 755       return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Op0, Op1, I.getName());
 756
 757     // Otherwise we need to make a temporary intermediate instruction and insert
 758     // it into the instruction stream.  This is what we are after:
 759     //
 760     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
 761     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
 762     //  setge bool %A, %B -> A | ~B
 763     //
 764     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ) {  // seteq case
 765       Instruction *Xor = BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Op0, Op1,
 766                                                 I.getName()+"tmp");
 767       InsertNewInstBefore(Xor, I);
 768       return BinaryOperator::createNot(Xor, I.getName());
 769     }
 770
 771     // Handle the setXe cases...
 772     assert(I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 773            I.getOpcode() == Instruction::SetLE);
 774
 775     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
 776       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
 777
 778     // Now we just have the SetLE case.
 779     Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
 780     InsertNewInstBefore(Not, I);
 781     return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Not, Op1, I.getName());
 782   }
 783
 784   // Check to see if we are doing one of many comparisons against constant
 785   // integers at the end of their ranges...
 786   //
 787   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 788     // Simplify seteq and setne instructions...
 789     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 790         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
 791       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
 792
 793       if (CI->isNullValue()) {   // Simplify [seteq|setne] X, 0
 794         CastInst *Val = new CastInst(Op0, Type::BoolTy, I.getName()+".not");
 795         if (isSetNE) return Val;
 796
 797         // seteq X, 0 -> not (cast X to bool)
 798         InsertNewInstBefore(Val, I);
 799         return BinaryOperator::createNot(Val, I.getName());
 800       }
 801
 802       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
 803       // operand is a constant, simplify a bit.
 804       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
 805         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
 806           if (BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
 807             // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
 808             // are comparing against, then the comparison could never succeed!
 809             if (!(*BOC & *~*CI)->isNullValue())
 810               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
 811           } else if (BO->getOpcode() == Instruction::And) {
 812             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
 813             // comparison can never succeed!
 814             if (!(*CI & *~*BOC)->isNullValue())
 815               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
 816           } else if (BO->getOpcode() == Instruction::Xor) {
 817             // For the xor case, we can always just xor the two constants
 818             // together, potentially eliminating the explicit xor.
 819             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
 820                                           *CI ^ *BOC);
 821           }
 822     }
 823
 824     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
 825     if (CI->isMinValue()) {
 826       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
 827         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
 828       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
 829         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
 830       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
 831         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,Op1, I.getName());
 832       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
 833         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,Op1, I.getName());
 834
 835     } else if (CI->isMaxValue()) {
 836       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
 837         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
 838       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
 839         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
 840       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
 841         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,Op1, I.getName());
 842       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
 843         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,Op1, I.getName());
 844
 845       // Comparing against a value really close to min or max?
 846     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
 847       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
 848         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,
 849                                       SubOne(CI), I.getName());
 850       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
 851         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,
 852                                       SubOne(CI), I.getName());
 853
 854     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
 855       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
 856         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,
 857                                       AddOne(CI), I.getName());
 858       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
 859         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,
 860                                       AddOne(CI), I.getName());
 861     }
 862   }
 863
 864   return Changed ? &I : 0;
 865 }
 866
 867
 868
 869 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
 870   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
 871   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 872
 873   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
 874   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
 875   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
 876       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
 877     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 878
 879   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
 880     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
 881     // of a signed value.
 882     //
 883     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 884     if (CUI->getValue() >= TypeBits &&
 885         (!Op0->getType()->isSigned() || I.getOpcode() == Instruction::Shl))
 886       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
 887
 888     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
 889     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0)) {
 890       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
 891                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
 892         unsigned ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getValue();
 893         unsigned ShiftAmt2 = CUI->getValue();
 894
 895         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
 896         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
 897           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
 898           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
 899                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
 900         }
 901
 902         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
 903         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
 904         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
 905         if (I.getType()->isUnsigned() || I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
 906           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
 907           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
 908           if (I.getOpcode() == Instruction::Shr)
 909             C = ConstantExpr::getShift(Instruction::Shr, C, ShiftAmt1C);
 910           else
 911             C = ConstantExpr::getShift(Instruction::Shl, C, ShiftAmt1C);
 912
 913           Instruction *Mask =
 914             BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0SI->getOperand(0),
 915                                    C, Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
 916           InsertNewInstBefore(Mask, I);
 917
 918           // Figure out what flavor of shift we should use...
 919           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
 920             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
 921           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
 922             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
 923                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
 924           } else {
 925             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
 926                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
 927           }
 928         }
 929       }
 930     }
 931
 932     // Check to see if we are shifting left by 1.  If so, turn it into an add
 933     // instruction.
 934     if (I.getOpcode() == Instruction::Shl && CUI->equalsInt(1))
 935       // Convert 'shl int %X, 1' to 'add int %X, %X'
 936       return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op0, I.getName());
 937   }
 938
 939   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
 940   if (I.getOpcode() == Instruction::Shr)
 941     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
 942       if (CSI->isAllOnesValue())
 943         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
 944
 945   return 0;
 946 }
 947
 948
 949 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
 950 // instruction.
 951 //
 952 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
 953                                           const Type *DstTy) {
 954
 955   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
 956   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
 957   // int->float->int would not be allowed)
 958   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
 959     return true;
 960
 961   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
 962   // change...
 963   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
 964     unsigned SrcSize = SrcTy->getPrimitiveSize();
 965     unsigned MidSize = MidTy->getPrimitiveSize();
 966     unsigned DstSize = DstTy->getPrimitiveSize();
 967
 968     // Cases where we are monotonically decreasing the size of the type are
 969     // always ok, regardless of what sign changes are going on.
 970     //
 971     if (SrcSize >= MidSize && MidSize >= DstSize)
 972       return true;
 973
 974     // Cases where the source and destination type are the same, but the middle
 975     // type is bigger are noops.
 976     //
 977     if (SrcSize == DstSize && MidSize > SrcSize)
 978       return true;
 979
 980     // If we are monotonically growing, things are more complex.
 981     //
 982     if (SrcSize <= MidSize && MidSize <= DstSize) {
 983       // We have eight combinations of signedness to worry about. Here's the
 984       // table:
 985       static const int SignTable[8] = {
 986         // CODE, SrcSigned, MidSigned, DstSigned, Comment
 987         1,     //   U          U          U       Always ok
 988         1,     //   U          U          S       Always ok
 989         3,     //   U          S          U       Ok iff SrcSize != MidSize
 990         3,     //   U          S          S       Ok iff SrcSize != MidSize
 991         0,     //   S          U          U       Never ok
 992         2,     //   S          U          S       Ok iff MidSize == DstSize
 993         1,     //   S          S          U       Always ok
 994         1,     //   S          S          S       Always ok
 995       };
 996
 997       // Choose an action based on the current entry of the signtable that this
 998       // cast of cast refers to...
 999       unsigned Row = SrcTy->isSigned()*4+MidTy->isSigned()*2+DstTy->isSigned();
1000       switch (SignTable[Row]) {
1001       case 0: return false;              // Never ok
1002       case 1: return true;               // Always ok
1003       case 2: return MidSize == DstSize; // Ok iff MidSize == DstSize
1004       case 3:                            // Ok iff SrcSize != MidSize
1005         return SrcSize != MidSize || SrcTy == Type::BoolTy;
1006       default: assert(0 && "Bad entry in sign table!");
1007       }
1008     }
1009   }
1010
1011   // Otherwise, we cannot succeed.  Specifically we do not want to allow things
1012   // like:  short -> ushort -> uint, because this can create wrong results if
1013   // the input short is negative!
1014   //
1015   return false;
1016 }
1017
1018 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty) {
1019   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
1020   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
1021     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty))
1022       return false;
1023   return true;
1024 }
1025
1026 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
1027 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
1028 /// casts that are known to not do anything...
1029 ///
1030 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
1031                                              Instruction *InsertBefore) {
1032   if (V->getType() == DestTy) return V;
1033   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1034     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
1035
1036   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
1037   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
1038   return CI;
1039 }
1040
1041 // CastInst simplification
1042 //
1043 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
1044   Value *Src = CI.getOperand(0);
1045
1046   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
1047   // instruction...
1048   if (CI.getType() == Src->getType())
1049     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1050
1051   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
1052   // one!
1053   //
1054   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {
1055     if (isEliminableCastOfCast(CSrc->getOperand(0)->getType(),
1056                                CSrc->getType(), CI.getType())) {
1057       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
1058       // has a good chance of making CSrc dead.
1059       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
1060       return &CI;
1061     }
1062
1063     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
1064     // to convert this into a logical 'and' instruction.
1065     //
1066     if (CSrc->getOperand(0)->getType() == CI.getType() &&
1067         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
1068         CI.getType()->isUnsigned() && CSrc->getType()->isUnsigned() &&
1069         CSrc->getType()->getPrimitiveSize() < CI.getType()->getPrimitiveSize()){
1070       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
1071              "Cannot have type bigger than ulong!");
1072       uint64_t AndValue = (1ULL << CSrc->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
1073       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(CI.getType(), AndValue);
1074       return BinaryOperator::create(Instruction::And, CSrc->getOperand(0),
1075                                     AndOp);
1076     }
1077   }
1078
1079   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1080   // this into a cast of the original pointer!
1081   //
1082   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1083     bool AllZeroOperands = true;
1084     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
1085       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
1086           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
1087         AllZeroOperands = false;
1088         break;
1089       }
1090     if (AllZeroOperands) {
1091       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1092       return &CI;
1093     }
1094   }
1095
1096   // If this is a cast to bool (which is effectively a "!=0" test), then we can
1097   // perform a few optimizations...
1098   //
1099   if (CI.getType() == Type::BoolTy) {
1100     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Src)) {
1101       Value *Op0 = BO->getOperand(0), *Op1 = BO->getOperand(1);
1102
1103       switch (BO->getOpcode()) {
1104       case Instruction::Sub:
1105       case Instruction::Xor:
1106         // Replace (cast ([sub|xor] A, B) to bool) with (setne A, B)
1107         return new SetCondInst(Instruction::SetNE, Op0, Op1);
1108
1109       // Replace (cast (add A, B) to bool) with (setne A, -B) if B is
1110       // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
1111       case Instruction::Add:
1112         if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(Op1))
1113           return new SetCondInst(Instruction::SetNE, Op0, NegVal);
1114         else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(Op0))
1115           return new SetCondInst(Instruction::SetNE, NegVal, Op1);
1116         else if (BO->use_size() == 1) {
1117           Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(Op1, BO->getName());
1118           BO->setName("");
1119           InsertNewInstBefore(Neg, CI);
1120           return new SetCondInst(Instruction::SetNE, Op0, Neg);
1121         }
1122         break;
1123
1124       case Instruction::And:
1125         // Replace (cast (and X, (1 << size(X)-1)) to bool) with x < 0,
1126         // converting X to be a signed value as appropriate.  Don't worry about
1127         // bool values, as they will be optimized other ways if they occur in
1128         // this configuration.
1129         if (ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
1130           if (isSignBit(CInt)) {
1131             // If 'X' is not signed, insert a cast now...
1132             if (!CInt->getType()->isSigned()) {
1133               const Type *DestTy;
1134               switch (CInt->getType()->getPrimitiveID()) {
1135               case Type::UByteTyID:  DestTy = Type::SByteTy; break;
1136               case Type::UShortTyID: DestTy = Type::ShortTy; break;
1137               case Type::UIntTyID:   DestTy = Type::IntTy;   break;
1138               case Type::ULongTyID:  DestTy = Type::LongTy;  break;
1139               default: assert(0 && "Invalid unsigned integer type!"); abort();
1140               }
1141               CastInst *NewCI = new CastInst(Op0, DestTy,
1142                                              Op0->getName()+".signed");
1143               InsertNewInstBefore(NewCI, CI);
1144               Op0 = NewCI;
1145             }
1146             return new SetCondInst(Instruction::SetLT, Op0,
1147                                    Constant::getNullValue(Op0->getType()));
1148           }
1149         break;
1150       default: break;
1151       }
1152     }
1153   }
1154
1155   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
1156   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
1157   // for now.
1158   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
1159     if (SrcI->use_size() == 1 && Src->getType()->isIntegral() &&
1160         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
1161       const Type *DestTy = CI.getType();
1162       unsigned SrcBitSize = getTypeSizeInBits(Src->getType());
1163       unsigned DestBitSize = getTypeSizeInBits(DestTy);
1164
1165       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
1166       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
1167
1168       switch (SrcI->getOpcode()) {
1169       case Instruction::Add:
1170       case Instruction::Mul:
1171       case Instruction::And:
1172       case Instruction::Or:
1173       case Instruction::Xor:
1174         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
1175         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
1176           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
1177           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
1178           // converting signedness, which is a noop.
1179           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy) ||
1180               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy)) {
1181             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
1182             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
1183             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
1184                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
1185           }
1186         }
1187         break;
1188       case Instruction::Shl:
1189         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
1190         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
1191         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
1192         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
1193         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
1194             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
1195           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
1196           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
1197         }
1198         break;
1199       }
1200     }
1201
1202   return 0;
1203 }
1204
1205 // CallInst simplification
1206 //
1207 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
1208   if (transformConstExprCastCall(&CI)) return 0;
1209   return 0;
1210 }
1211
1212 // InvokeInst simplification
1213 //
1214 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
1215   if (transformConstExprCastCall(&II)) return 0;
1216   return 0;
1217 }
1218
1219 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
1220 // though a va_arg area...
1221 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
1222   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
1223   case Type::SByteTyID:
1224   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
1225   case Type::UByteTyID:
1226   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
1227   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
1228   default:               return Ty;
1229   }
1230 }
1231
1232 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
1233 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
1234 //
1235 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
1236   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
1237   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
1238   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast ||
1239       !isa<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0)))
1240     return false;
1241   ConstantPointerRef *CPR = cast<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0));
1242   if (!isa<Function>(CPR->getValue())) return false;
1243   Function *Callee = cast<Function>(CPR->getValue());
1244   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
1245
1246   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
1247   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
1248   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
1249   //
1250   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1251   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
1252
1253   if (Callee->isExternal() &&
1254       !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()))
1255     return false;   // Cannot transform this return value...
1256
1257   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
1258   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
1259
1260   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
1261   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
1262     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
1263     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
1264     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
1265   }
1266
1267   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
1268       Callee->isExternal())
1269     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
1270
1271   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
1272   // inserting cast instructions as necessary...
1273   std::vector<Value*> Args;
1274   Args.reserve(NumActualArgs);
1275
1276   AI = CS.arg_begin();
1277   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
1278     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
1279     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
1280       Args.push_back(*AI);
1281     } else {
1282       Instruction *Cast = new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp");
1283       InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
1284       Args.push_back(Cast);
1285     }
1286   }
1287
1288   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
1289   // now...
1290   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
1291     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
1292
1293   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
1294   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
1295     if (!FT->isVarArg()) {
1296       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
1297                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
1298     } else {
1299       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
1300       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
1301         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
1302         if (PTy != (*AI)->getType()) {
1303           // Must promote to pass through va_arg area!
1304           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
1305           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
1306           Args.push_back(Cast);
1307         } else {
1308           Args.push_back(*AI);
1309         }
1310       }
1311     }
1312
1313   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
1314     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
1315
1316   Instruction *NC;
1317   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
1318     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getExceptionalDest(),
1319                         Args, Caller->getName(), Caller);
1320   } else {
1321     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
1322   }
1323
1324   // Insert a cast of the return type as necessary...
1325   Value *NV = NC;
1326   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
1327     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
1328       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
1329       InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
1330       AddUsesToWorkList(*Caller);
1331     } else {
1332       NV = Constant::getNullValue(Caller->getType());
1333     }
1334   }
1335
1336   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
1337     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
1338   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
1339   removeFromWorkList(Caller);
1340   return true;
1341 }
1342
1343
1344
1345 // PHINode simplification
1346 //
1347 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
1348   // If the PHI node only has one incoming value, eliminate the PHI node...
1349   if (PN.getNumIncomingValues() == 1)
1350     return ReplaceInstUsesWith(PN, PN.getIncomingValue(0));
1351
1352   // Otherwise if all of the incoming values are the same for the PHI, replace
1353   // the PHI node with the incoming value.
1354   //
1355   Value *InVal = 0;
1356   for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1357     if (PN.getIncomingValue(i) != &PN)  // Not the PHI node itself...
1358       if (InVal && PN.getIncomingValue(i) != InVal)
1359         return 0;  // Not the same, bail out.
1360       else
1361         InVal = PN.getIncomingValue(i);
1362
1363   // The only case that could cause InVal to be null is if we have a PHI node
1364   // that only has entries for itself.  In this case, there is no entry into the
1365   // loop, so kill the PHI.
1366   //
1367   if (InVal == 0) InVal = Constant::getNullValue(PN.getType());
1368
1369   // All of the incoming values are the same, replace the PHI node now.
1370   return ReplaceInstUsesWith(PN, InVal);
1371 }
1372
1373
1374 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
1375   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
1376   // If so, eliminate the noop.
1377   if ((GEP.getNumOperands() == 2 &&
1378        GEP.getOperand(1) == Constant::getNullValue(Type::LongTy)) ||
1379       GEP.getNumOperands() == 1)
1380     return ReplaceInstUsesWith(GEP, GEP.getOperand(0));
1381
1382   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
1383   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
1384   // getelementptr instructions into a single instruction.
1385   //
1386   if (GetElementPtrInst *Src = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP.getOperand(0))) {
1387     std::vector<Value *> Indices;
1388
1389     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
1390     if (Src->getNumOperands() == 2 && isa<Constant>(Src->getOperand(1)) &&
1391         isa<Constant>(GEP.getOperand(1))) {
1392       // Replace: gep (gep %P, long C1), long C2, ...
1393       // With:    gep %P, long (C1+C2), ...
1394       Value *Sum = ConstantExpr::get(Instruction::Add,
1395                                      cast<Constant>(Src->getOperand(1)),
1396                                      cast<Constant>(GEP.getOperand(1)));
1397       assert(Sum && "Constant folding of longs failed!?");
1398       GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
1399       GEP.setOperand(1, Sum);
1400       AddUsesToWorkList(*Src);   // Reduce use count of Src
1401       return &GEP;
1402     } else if (Src->getNumOperands() == 2) {
1403       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
1404       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
1405       //
1406       Value *Sum = BinaryOperator::create(Instruction::Add, Src->getOperand(1),
1407                                           GEP.getOperand(1),
1408                                           Src->getName()+".sum", &GEP);
1409       GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
1410       GEP.setOperand(1, Sum);
1411       WorkList.push_back(cast<Instruction>(Sum));
1412       return &GEP;
1413     } else if (*GEP.idx_begin() == Constant::getNullValue(Type::LongTy) &&
1414                Src->getNumOperands() != 1) {
1415       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
1416       Indices.insert(Indices.end(), Src->idx_begin(), Src->idx_end());
1417       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
1418     } else if (Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1) ==
1419                Constant::getNullValue(Type::LongTy)) {
1420       // If the src gep ends with a constant array index, merge this get into
1421       // it, even if we have a non-zero array index.
1422       Indices.insert(Indices.end(), Src->idx_begin(), Src->idx_end()-1);
1423       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin(), GEP.idx_end());
1424     }
1425
1426     if (!Indices.empty())
1427       return new GetElementPtrInst(Src->getOperand(0), Indices, GEP.getName());
1428
1429   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(GEP.getOperand(0))) {
1430     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
1431     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
1432
1433     // Scan for nonconstants...
1434     std::vector<Constant*> Indices;
1435     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
1436     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
1437       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
1438
1439     if (I == E) {  // If they are all constants...
1440       Constant *CE =
1441         ConstantExpr::getGetElementPtr(ConstantPointerRef::get(GV), Indices);
1442
1443       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
1444       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
1445     }
1446   }
1447
1448   return 0;
1449 }
1450
1451 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
1452   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
1453   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
1454     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
1455       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
1456       AllocationInst *New = 0;
1457
1458       // Create and insert the replacement instruction...
1459       if (isa<MallocInst>(AI))
1460         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName(), &AI);
1461       else {
1462         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
1463         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName(), &AI);
1464       }
1465
1466       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
1467       // allocas if possible...
1468       //
1469       BasicBlock::iterator It = New;
1470       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
1471
1472       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
1473       // insert our getelementptr instruction...
1474       //
1475       std::vector<Value*> Idx(2, Constant::getNullValue(Type::LongTy));
1476       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, New->getName()+".sub", It);
1477
1478       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
1479       // allocation.
1480       ReplaceInstUsesWith(AI, V);
1481       return &AI;
1482     }
1483   return 0;
1484 }
1485
1486 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
1487 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
1488 /// expression, or null if something is funny.
1489 ///
1490 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
1491   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(Type::LongTy))
1492     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
1493
1494   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1495   // addressing...
1496   for (unsigned i = 2, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
1497     if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(CE->getOperand(i))) {
1498       ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(C);
1499       if (CU->getValue() >= CS->getValues().size()) return 0;
1500       C = cast<Constant>(CS->getValues()[CU->getValue()]);
1501     } else if (ConstantSInt *CS = dyn_cast<ConstantSInt>(CE->getOperand(i))) {
1502       ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(C);
1503       if ((uint64_t)CS->getValue() >= CA->getValues().size()) return 0;
1504       C = cast<Constant>(CA->getValues()[CS->getValue()]);
1505     } else
1506       return 0;
1507   return C;
1508 }
1509
1510 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
1511   Value *Op = LI.getOperand(0);
1512   if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(Op))
1513     Op = CPR->getValue();
1514
1515   // Instcombine load (constant global) into the value loaded...
1516   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
1517     if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
1518       return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
1519
1520   // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded...
1521   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
1522     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
1523       if (ConstantPointerRef *G=dyn_cast<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0)))
1524         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(G->getValue()))
1525           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
1526             if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
1527               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
1528   return 0;
1529 }
1530
1531
1532 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
1533   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
1534   if (BI.isConditional() && !isa<Constant>(BI.getCondition()))
1535     if (Value *V = dyn_castNotVal(BI.getCondition())) {
1536       BasicBlock *TrueDest = BI.getSuccessor(0);
1537       BasicBlock *FalseDest = BI.getSuccessor(1);
1538       // Swap Destinations and condition...
1539       BI.setCondition(V);
1540       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
1541       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
1542       return &BI;
1543     }
1544   return 0;
1545 }
1546
1547
1548 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
1549   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
1550                  WorkList.end());
1551 }
1552
1553 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
1554   bool Changed = false;
1555
1556   WorkList.insert(WorkList.end(), inst_begin(F), inst_end(F));
1557
1558   while (!WorkList.empty()) {
1559     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
1560     WorkList.pop_back();
1561
1562     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
1563     // Check to see if we can DIE the instruction...
1564     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1565       // Add operands to the worklist...
1566       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1567         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1568           WorkList.push_back(Op);
1569
1570       ++NumDeadInst;
1571       BasicBlock::iterator BBI = I;
1572       if (dceInstruction(BBI)) {
1573         removeFromWorkList(I);
1574         continue;
1575       }
1576     }
1577
1578     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
1579     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
1580       // Add operands to the worklist...
1581       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1582         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1583           WorkList.push_back(Op);
1584       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
1585
1586       ++NumConstProp;
1587       BasicBlock::iterator BBI = I;
1588       if (dceInstruction(BBI)) {
1589         removeFromWorkList(I);
1590         continue;
1591       }
1592     }
1593
1594     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
1595     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
1596       ++NumCombined;
1597       // Should we replace the old instruction with a new one?
1598       if (Result != I) {
1599         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
1600         // we do not process an instruction that has been deleted.
1601         removeFromWorkList(I);
1602         ReplaceInstWithInst(I, Result);
1603       } else {
1604         BasicBlock::iterator II = I;
1605
1606         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
1607         // if so, remove it.
1608         if (dceInstruction(II)) {
1609           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase them
1610           // all.
1611           removeFromWorkList(I);
1612           Result = 0;
1613         }
1614       }
1615
1616       if (Result) {
1617         WorkList.push_back(Result);
1618         AddUsesToWorkList(*Result);
1619       }
1620       Changed = true;
1621     }
1622   }
1623
1624   return Changed;
1625 }
1626
1627 Pass *createInstructionCombiningPass() {
1628   return new InstCombiner();
1629 }