lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
   4 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
   5 // simplification happens.
   6 //
   7 // This pass combines things like:
   8 //    %Y = add int 1, %X
   9 //    %Z = add int 1, %Y
  10 // into:
  11 //    %Z = add int 2, %X
  12 //
  13 // This is a simple worklist driven algorithm.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  18 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  19 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  20 #include "llvm/Instructions.h"
  21 #include "llvm/Pass.h"
  22 #include "llvm/Constants.h"
  23 #include "llvm/ConstantHandling.h"
  24 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  25 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
  26 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  27 #include "Support/Statistic.h"
  28 #include <algorithm>
  29
  30 namespace {
  31   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  32   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  33   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  34
  35   class InstCombiner : public FunctionPass,
  36                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  37     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  38     std::vector<Instruction*> WorkList;
  39
  40     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  41       // The instruction was simplified, add all users of the instruction to
  42       // the work lists because they might get more simplified now...
  43       //
  44       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  45            UI != UE; ++UI)
  46         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  47     }
  48
  49     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  50     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  51   public:
  52     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  53
  54     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  55       AU.setPreservesCFG();
  56     }
  57
  58     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
  59     // instruction types.  The semantics are as follows:
  60     // Return Value:
  61     //    null        - No change was made
  62     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
  63     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
  64     //
  65     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
  66     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
  67     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
  68     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
  69     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
  70     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
  71     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
  72     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
  73     Instruction *visitSetCondInst(BinaryOperator &I);
  74     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
  75     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
  76     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
  77     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
  78     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
  79     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
  80
  81     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
  82     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
  83
  84     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
  85     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
  86     //
  87     void InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
  88       assert(New && New->getParent() == 0 &&
  89              "New instruction already inserted into a basic block!");
  90       BasicBlock *BB = Old.getParent();
  91       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
  92       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
  93     }
  94
  95     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
  96     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
  97     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
  98     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
  99     // modified.
 100     //
 101     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 102       AddUsesToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 103       I.replaceAllUsesWith(V);
 104       return &I;
 105     }
 106
 107     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 108     // operators...
 109     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 110
 111   };
 112
 113   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 114 }
 115
 116 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 117 //   0 -> Constant, 1 -> Other, 2 -> Argument, 2 -> Unary, 3 -> OtherInst
 118 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 119   if (isa<Instruction>(V)) {
 120     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 121       return 2;
 122     return 3;
 123   }
 124   if (isa<Argument>(V)) return 2;
 125   return isa<Constant>(V) ? 0 : 1;
 126 }
 127
 128 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 129 // it.
 130 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 131   return V->use_size() == 1 || isa<Constant>(V);
 132 }
 133
 134 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 135 // operators:
 136 //
 137 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 138 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 139 //     binary operators.
 140 //
 141 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 142 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 143 //
 144 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 145   bool Changed = false;
 146   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 147     Changed = !I.swapOperands();
 148
 149   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 150   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 151   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 152     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 153       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 154         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 155                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 156                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 157         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 158         I.setOperand(1, Folded);
 159         return true;
 160       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 161         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 162             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 163           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 164           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 165
 166           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 167           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 168           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 169                                                     Op1->getOperand(0),
 170                                                     Op1->getName(), &I);
 171           WorkList.push_back(New);
 172           I.setOperand(0, New);
 173           I.setOperand(1, Folded);
 174           return true;
 175         }
 176     }
 177   return Changed;
 178 }
 179
 180 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 181 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 182 //
 183 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 184   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 185     return BinaryOperator::getNegArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 186
 187   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded...
 188   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 189     return ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
 190                              Constant::getNullValue(V->getType()), C);
 191   return 0;
 192 }
 193
 194 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 195   if (BinaryOperator::isNot(V))
 196     return BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 197
 198   // Constants can be considered to be not'ed values...
 199   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 200     return ConstantExpr::get(Instruction::Xor,
 201                              ConstantIntegral::getAllOnesValue(C->getType()),C);
 202   return 0;
 203 }
 204
 205 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 206 // other computations (because it has a constant operand), return the
 207 // non-constant operand of the multiply.
 208 //
 209 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V) {
 210   if (V->use_size() == 1 && V->getType()->isInteger())
 211     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 212       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 213         if (isa<Constant>(I->getOperand(1)))
 214           return I->getOperand(0);
 215   return 0;
 216 }
 217
 218 // dyn_castMaskingAnd - If this value is an And instruction masking a value with
 219 // a constant, return the constant being anded with.
 220 //
 221 static inline Constant *dyn_castMaskingAnd(Value *V) {
 222   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 223     if (I->getOpcode() == Instruction::And)
 224       return dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1));
 225
 226   // If this is a constant, it acts just like we were masking with it.
 227   return dyn_cast<Constant>(V);
 228 }
 229
 230 // Log2 - Calculate the log base 2 for the specified value if it is exactly a
 231 // power of 2.
 232 static unsigned Log2(uint64_t Val) {
 233   assert(Val > 1 && "Values 0 and 1 should be handled elsewhere!");
 234   unsigned Count = 0;
 235   while (Val != 1) {
 236     if (Val & 1) return 0;    // Multiple bits set?
 237     Val >>= 1;
 238     ++Count;
 239   }
 240   return Count;
 241 }
 242
 243 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 244   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 245   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 246
 247   // Eliminate 'add int %X, 0'
 248   if (RHS == Constant::getNullValue(I.getType()))
 249     return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 250
 251   // -A + B  -->  B - A
 252   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 253     return BinaryOperator::create(Instruction::Sub, RHS, V);
 254
 255   // A + -B  -->  A - B
 256   if (!isa<Constant>(RHS))
 257     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 258       return BinaryOperator::create(Instruction::Sub, LHS, V);
 259
 260   // X*C + X --> X * (C+1)
 261   if (dyn_castFoldableMul(LHS) == RHS) {
 262     Constant *CP1 =
 263       ConstantExpr::get(Instruction::Add,
 264                         cast<Constant>(cast<Instruction>(LHS)->getOperand(1)),
 265                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 266     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, RHS, CP1);
 267   }
 268
 269   // X + X*C --> X * (C+1)
 270   if (dyn_castFoldableMul(RHS) == LHS) {
 271     Constant *CP1 =
 272       ConstantExpr::get(Instruction::Add,
 273                         cast<Constant>(cast<Instruction>(RHS)->getOperand(1)),
 274                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 275     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, LHS, CP1);
 276   }
 277
 278   // (A & C1)+(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 279   if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(LHS))
 280     if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(RHS))
 281       if (ConstantExpr::get(Instruction::And, C1, C2)->isNullValue())
 282         return BinaryOperator::create(Instruction::Or, LHS, RHS);
 283
 284   return Changed ? &I : 0;
 285 }
 286
 287 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
 288   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 289
 290   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
 291     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 292
 293   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
 294   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
 295     return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, V);
 296
 297   // Replace (-1 - A) with (~A)...
 298   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
 299     if (C->isAllOnesValue())
 300       return BinaryOperator::createNot(Op1);
 301
 302   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
 303     if (Op1I->use_size() == 1) {
 304       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
 305       // is not used by anyone else...
 306       //
 307       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
 308         // Swap the two operands of the subexpr...
 309         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
 310         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
 311         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
 312
 313         // Create the new top level add instruction...
 314         return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op1);
 315       }
 316
 317       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
 318       //
 319       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
 320           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
 321         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
 322
 323         Instruction *NewNot = BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not", &I);
 324         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0, NewNot);
 325       }
 326
 327       // X - X*C --> X * (1-C)
 328       if (dyn_castFoldableMul(Op1I) == Op0) {
 329         Constant *CP1 =
 330           ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
 331                             ConstantInt::get(I.getType(), 1),
 332                          cast<Constant>(cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1)));
 333         assert(CP1 && "Couldn't constant fold 1-C?");
 334         return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op0, CP1);
 335       }
 336     }
 337
 338   // X*C - X --> X * (C-1)
 339   if (dyn_castFoldableMul(Op0) == Op1) {
 340     Constant *CP1 =
 341       ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
 342                         cast<Constant>(cast<Instruction>(Op0)->getOperand(1)),
 343                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 344     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C - 1?");
 345     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op1, CP1);
 346   }
 347
 348   return 0;
 349 }
 350
 351 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 352   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 353   Value *Op0 = I.getOperand(0);
 354
 355   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
 356   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
 357     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 358       const Type *Ty = CI->getType();
 359       uint64_t Val = Ty->isSigned() ?
 360                           (uint64_t)cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() :
 361                                     cast<ConstantUInt>(CI)->getValue();
 362       switch (Val) {
 363       case 0:
 364         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // Eliminate 'mul double %X, 0'
 365       case 1:
 366         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul int %X, 1'
 367       case 2:                     // Convert 'mul int %X, 2' to 'add int %X, %X'
 368         return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op0, I.getName());
 369       }
 370
 371       if (uint64_t C = Log2(Val))            // Replace X*(2^C) with X << C
 372         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
 373                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 374     } else {
 375       ConstantFP *Op1F = cast<ConstantFP>(Op1);
 376       if (Op1F->isNullValue())
 377         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 378
 379       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
 380       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
 381       if (Op1F->getValue() == 1.0)
 382         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
 383     }
 384   }
 385
 386   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 387     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 388       return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op0v, Op1v);
 389
 390   return Changed ? &I : 0;
 391 }
 392
 393 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
 394   // div X, 1 == X
 395   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
 396     if (RHS->equalsInt(1))
 397       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
 398
 399     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
 400     // if so, convert to a right shift.
 401     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
 402       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
 403         if (uint64_t C = Log2(Val))
 404           return new ShiftInst(Instruction::Shr, I.getOperand(0),
 405                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 406   }
 407
 408   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
 409   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
 410     if (LHS->equalsInt(0))
 411       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 412
 413   return 0;
 414 }
 415
 416
 417 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
 418   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
 419     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
 420       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 421
 422     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
 423     // if so, convert to a bitwise and.
 424     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
 425       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
 426         if (Log2(Val))
 427           return BinaryOperator::create(Instruction::And, I.getOperand(0),
 428                                         ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
 429   }
 430
 431   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
 432   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
 433     if (LHS->equalsInt(0))
 434       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 435
 436   return 0;
 437 }
 438
 439 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
 440 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
 441   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
 442     // Calculate -1 casted to the right type...
 443     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 444     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
 445     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
 446     return CU->getValue() == Val-1;
 447   }
 448
 449   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
 450
 451   // Calculate 0111111111..11111
 452   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 453   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
 454   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
 455   return CS->getValue() == Val-1;
 456 }
 457
 458 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
 459 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
 460   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
 461     return CU->getValue() == 1;
 462
 463   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
 464
 465   // Calculate 1111111111000000000000
 466   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 467   int64_t Val = -1;                    // All ones
 468   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
 469   return CS->getValue() == Val+1;
 470 }
 471
 472
 473 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
 474   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 475   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 476
 477   // and X, X = X   and X, 0 == 0
 478   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
 479     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 480
 481   // and X, -1 == X
 482   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1))
 483     if (RHS->isAllOnesValue())
 484       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 485
 486   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
 487   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
 488
 489   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - Demorgan's Law
 490   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
 491     Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0NotVal,
 492                                              Op1NotVal,I.getName()+".demorgan",
 493                                              &I);
 494     WorkList.push_back(Or);
 495     return BinaryOperator::createNot(Or);
 496   }
 497
 498   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
 499     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 500
 501   return Changed ? &I : 0;
 502 }
 503
 504
 505
 506 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
 507   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 508   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 509
 510   // or X, X = X   or X, 0 == X
 511   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
 512     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 513
 514   // or X, -1 == -1
 515   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1))
 516     if (RHS->isAllOnesValue())
 517       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 518
 519   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
 520   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
 521
 522   if (Op1 == Op0NotVal)   // ~A | A == -1
 523     return ReplaceInstUsesWith(I,
 524                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 525
 526   if (Op0 == Op1NotVal)   // A | ~A == -1
 527     return ReplaceInstUsesWith(I,
 528                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 529
 530   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - Demorgan's Law
 531   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
 532     Instruction *And = BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0NotVal,
 533                                               Op1NotVal,I.getName()+".demorgan",
 534                                               &I);
 535     WorkList.push_back(And);
 536     return BinaryOperator::createNot(And);
 537   }
 538
 539   return Changed ? &I : 0;
 540 }
 541
 542
 543
 544 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
 545   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 546   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 547
 548   // xor X, X = 0
 549   if (Op0 == Op1)
 550     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 551
 552   if (ConstantIntegral *Op1C = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
 553     // xor X, 0 == X
 554     if (Op1C->isNullValue())
 555       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 556
 557     // Is this a "NOT" instruction?
 558     if (Op1C->isAllOnesValue()) {
 559       // xor (xor X, -1), -1 = not (not X) = X
 560       if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))
 561         return ReplaceInstUsesWith(I, X);
 562
 563       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
 564       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0))
 565         if (SCI->use_size() == 1)
 566           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
 567                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
 568     }
 569   }
 570
 571   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
 572     if (X == Op1)
 573       return ReplaceInstUsesWith(I,
 574                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 575
 576   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
 577     if (X == Op0)
 578       return ReplaceInstUsesWith(I,
 579                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
 580
 581   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
 582     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or)
 583       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
 584         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
 585         I.swapOperands();
 586         std::swap(Op0, Op1);
 587       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
 588         I.swapOperands();
 589         std::swap(Op0, Op1);
 590       }
 591
 592   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
 593     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->use_size() == 1) {
 594       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
 595         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
 596       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
 597         Value *NotB = BinaryOperator::createNot(Op1, Op1->getName()+".not", &I);
 598         WorkList.push_back(cast<Instruction>(NotB));
 599         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0I->getOperand(0),
 600                                       NotB);
 601       }
 602     }
 603
 604   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1^C2 == 0
 605   if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(Op0))
 606     if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(Op1))
 607       if (ConstantExpr::get(Instruction::And, C1, C2)->isNullValue())
 608         return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0, Op1);
 609
 610   return Changed ? &I : 0;
 611 }
 612
 613 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 614 static Constant *AddOne(ConstantInt *C) {
 615   Constant *Result = ConstantExpr::get(Instruction::Add, C,
 616                                        ConstantInt::get(C->getType(), 1));
 617   assert(Result && "Constant folding integer addition failed!");
 618   return Result;
 619 }
 620 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
 621   Constant *Result = ConstantExpr::get(Instruction::Sub, C,
 622                                        ConstantInt::get(C->getType(), 1));
 623   assert(Result && "Constant folding integer addition failed!");
 624   return Result;
 625 }
 626
 627 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 628 // true when both operands are equal...
 629 //
 630 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 631   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 632          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 633          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 634 }
 635
 636 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(BinaryOperator &I) {
 637   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 638   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 639   const Type *Ty = Op0->getType();
 640
 641   // setcc X, X
 642   if (Op0 == Op1)
 643     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
 644
 645   // setcc <global*>, 0 - Global value addresses are never null!
 646   if (isa<GlobalValue>(Op0) && isa<ConstantPointerNull>(Op1))
 647     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
 648
 649   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
 650   if (Ty == Type::BoolTy) {
 651     // If this is <, >, or !=, we can change this into a simple xor instruction
 652     if (!isTrueWhenEqual(I))
 653       return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Op0, Op1, I.getName());
 654
 655     // Otherwise we need to make a temporary intermediate instruction and insert
 656     // it into the instruction stream.  This is what we are after:
 657     //
 658     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
 659     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
 660     //  setge bool %A, %B -> A | ~B
 661     //
 662     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ) {  // seteq case
 663       Instruction *Xor = BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Op0, Op1,
 664                                                 I.getName()+"tmp");
 665       InsertNewInstBefore(Xor, I);
 666       return BinaryOperator::createNot(Xor, I.getName());
 667     }
 668
 669     // Handle the setXe cases...
 670     assert(I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 671            I.getOpcode() == Instruction::SetLE);
 672
 673     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
 674       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
 675
 676     // Now we just have the SetLE case.
 677     Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
 678     InsertNewInstBefore(Not, I);
 679     return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Not, Op1, I.getName());
 680   }
 681
 682   // Check to see if we are doing one of many comparisons against constant
 683   // integers at the end of their ranges...
 684   //
 685   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 686     if (CI->isNullValue() && I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
 687       return new CastInst(Op0, Type::BoolTy, I.getName());
 688
 689     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
 690     if (CI->isMinValue()) {
 691       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
 692         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
 693       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
 694         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
 695       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
 696         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,Op1, I.getName());
 697       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
 698         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,Op1, I.getName());
 699
 700     } else if (CI->isMaxValue()) {
 701       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
 702         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
 703       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
 704         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
 705       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
 706         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,Op1, I.getName());
 707       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
 708         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,Op1, I.getName());
 709
 710       // Comparing against a value really close to min or max?
 711     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
 712       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
 713         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,
 714                                       SubOne(CI), I.getName());
 715       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
 716         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,
 717                                       SubOne(CI), I.getName());
 718
 719     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
 720       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
 721         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0,
 722                                       AddOne(CI), I.getName());
 723       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
 724         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0,
 725                                       AddOne(CI), I.getName());
 726     }
 727   }
 728
 729   return Changed ? &I : 0;
 730 }
 731
 732
 733
 734 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
 735   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
 736   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 737
 738   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
 739   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
 740   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
 741       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
 742     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 743
 744   // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
 745   if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0)) {
 746     if (isa<Constant>(Op1) && isa<Constant>(Op0SI->getOperand(1))) {
 747       ConstantUInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1));
 748       unsigned ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getValue();
 749       unsigned ShiftAmt2 = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
 750
 751       // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
 752       if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
 753         unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
 754         return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
 755                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
 756       }
 757
 758       if (I.getType()->isUnsigned()) { // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa
 759         // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
 760         Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
 761         if (I.getOpcode() == Instruction::Shr)
 762           C = ConstantExpr::getShift(Instruction::Shr, C, ShiftAmt1C);
 763         else
 764           C = ConstantExpr::getShift(Instruction::Shl, C, ShiftAmt1C);
 765
 766         Instruction *Mask =
 767           BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0SI->getOperand(0),
 768                                  C, Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask",&I);
 769         WorkList.push_back(Mask);
 770
 771         // Figure out what flavor of shift we should use...
 772         if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
 773           return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
 774         else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
 775           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
 776                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
 777         } else {
 778           return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
 779                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
 780         }
 781       }
 782     }
 783   }
 784
 785   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr of
 786   // a signed value.
 787   //
 788   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
 789     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 790     if (CUI->getValue() >= TypeBits &&
 791         (!Op0->getType()->isSigned() || I.getOpcode() == Instruction::Shl))
 792       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
 793
 794     // Check to see if we are shifting left by 1.  If so, turn it into an add
 795     // instruction.
 796     if (I.getOpcode() == Instruction::Shl && CUI->equalsInt(1))
 797       // Convert 'shl int %X, 1' to 'add int %X, %X'
 798       return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op0, I.getName());
 799
 800   }
 801
 802   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
 803   if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
 804     if (I.getOpcode() == Instruction::Shr && CSI->isAllOnesValue())
 805       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
 806
 807   return 0;
 808 }
 809
 810
 811 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
 812 // instruction.
 813 //
 814 static inline bool isEliminableCastOfCast(const CastInst &CI,
 815                                           const CastInst *CSrc) {
 816   assert(CI.getOperand(0) == CSrc);
 817   const Type *SrcTy = CSrc->getOperand(0)->getType();
 818   const Type *MidTy = CSrc->getType();
 819   const Type *DstTy = CI.getType();
 820
 821   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
 822   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
 823   // int->float->int would not be allowed)
 824   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
 825     return true;
 826
 827   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
 828   // change...
 829   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
 830     unsigned SrcSize = SrcTy->getPrimitiveSize();
 831     unsigned MidSize = MidTy->getPrimitiveSize();
 832     unsigned DstSize = DstTy->getPrimitiveSize();
 833
 834     // Cases where we are monotonically decreasing the size of the type are
 835     // always ok, regardless of what sign changes are going on.
 836     //
 837     if (SrcSize >= MidSize && MidSize >= DstSize)
 838       return true;
 839
 840     // Cases where the source and destination type are the same, but the middle
 841     // type is bigger are noops.
 842     //
 843     if (SrcSize == DstSize && MidSize > SrcSize)
 844       return true;
 845
 846     // If we are monotonically growing, things are more complex.
 847     //
 848     if (SrcSize <= MidSize && MidSize <= DstSize) {
 849       // We have eight combinations of signedness to worry about. Here's the
 850       // table:
 851       static const int SignTable[8] = {
 852         // CODE, SrcSigned, MidSigned, DstSigned, Comment
 853         1,     //   U          U          U       Always ok
 854         1,     //   U          U          S       Always ok
 855         3,     //   U          S          U       Ok iff SrcSize != MidSize
 856         3,     //   U          S          S       Ok iff SrcSize != MidSize
 857         0,     //   S          U          U       Never ok
 858         2,     //   S          U          S       Ok iff MidSize == DstSize
 859         1,     //   S          S          U       Always ok
 860         1,     //   S          S          S       Always ok
 861       };
 862
 863       // Choose an action based on the current entry of the signtable that this
 864       // cast of cast refers to...
 865       unsigned Row = SrcTy->isSigned()*4+MidTy->isSigned()*2+DstTy->isSigned();
 866       switch (SignTable[Row]) {
 867       case 0: return false;              // Never ok
 868       case 1: return true;               // Always ok
 869       case 2: return MidSize == DstSize; // Ok iff MidSize == DstSize
 870       case 3:                            // Ok iff SrcSize != MidSize
 871         return SrcSize != MidSize || SrcTy == Type::BoolTy;
 872       default: assert(0 && "Bad entry in sign table!");
 873       }
 874     }
 875   }
 876
 877   // Otherwise, we cannot succeed.  Specifically we do not want to allow things
 878   // like:  short -> ushort -> uint, because this can create wrong results if
 879   // the input short is negative!
 880   //
 881   return false;
 882 }
 883
 884
 885 // CastInst simplification
 886 //
 887 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
 888   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
 889   // instruction...
 890   if (CI.getType() == CI.getOperand(0)->getType())
 891     return ReplaceInstUsesWith(CI, CI.getOperand(0));
 892
 893   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
 894   // one!
 895   //
 896   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(CI.getOperand(0))) {
 897     if (isEliminableCastOfCast(CI, CSrc)) {
 898       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
 899       // has a good chance of making CSrc dead.
 900       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
 901       return &CI;
 902     }
 903
 904     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
 905     // to convert this into a logical 'and' instruction.
 906     //
 907     if (CSrc->getOperand(0)->getType() == CI.getType() &&
 908         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
 909         CI.getType()->isUnsigned() && CSrc->getType()->isUnsigned() &&
 910         CSrc->getType()->getPrimitiveSize() < CI.getType()->getPrimitiveSize()){
 911       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
 912              "Cannot have type bigger than ulong!");
 913       uint64_t AndValue = (1ULL << CSrc->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
 914       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(CI.getType(), AndValue);
 915       return BinaryOperator::create(Instruction::And, CSrc->getOperand(0),
 916                                     AndOp);
 917     }
 918   }
 919
 920   return 0;
 921 }
 922
 923
 924 // PHINode simplification
 925 //
 926 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
 927   // If the PHI node only has one incoming value, eliminate the PHI node...
 928   if (PN.getNumIncomingValues() == 1)
 929     return ReplaceInstUsesWith(PN, PN.getIncomingValue(0));
 930
 931   // Otherwise if all of the incoming values are the same for the PHI, replace
 932   // the PHI node with the incoming value.
 933   //
 934   Value *InVal = 0;
 935   for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 936     if (PN.getIncomingValue(i) != &PN)  // Not the PHI node itself...
 937       if (InVal && PN.getIncomingValue(i) != InVal)
 938         return 0;  // Not the same, bail out.
 939       else
 940         InVal = PN.getIncomingValue(i);
 941
 942   // The only case that could cause InVal to be null is if we have a PHI node
 943   // that only has entries for itself.  In this case, there is no entry into the
 944   // loop, so kill the PHI.
 945   //
 946   if (InVal == 0) InVal = Constant::getNullValue(PN.getType());
 947
 948   // All of the incoming values are the same, replace the PHI node now.
 949   return ReplaceInstUsesWith(PN, InVal);
 950 }
 951
 952
 953 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
 954   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
 955   // If so, eliminate the noop.
 956   if ((GEP.getNumOperands() == 2 &&
 957        GEP.getOperand(1) == Constant::getNullValue(Type::LongTy)) ||
 958       GEP.getNumOperands() == 1)
 959     return ReplaceInstUsesWith(GEP, GEP.getOperand(0));
 960
 961   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
 962   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
 963   // getelementptr instructions into a single instruction.
 964   //
 965   if (GetElementPtrInst *Src = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP.getOperand(0))) {
 966     std::vector<Value *> Indices;
 967
 968     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
 969     if (Src->getNumOperands() == 2 && isa<Constant>(Src->getOperand(1)) &&
 970         isa<Constant>(GEP.getOperand(1))) {
 971       // Replace: gep (gep %P, long C1), long C2, ...
 972       // With:    gep %P, long (C1+C2), ...
 973       Value *Sum = ConstantExpr::get(Instruction::Add,
 974                                      cast<Constant>(Src->getOperand(1)),
 975                                      cast<Constant>(GEP.getOperand(1)));
 976       assert(Sum && "Constant folding of longs failed!?");
 977       GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
 978       GEP.setOperand(1, Sum);
 979       AddUsesToWorkList(*Src);   // Reduce use count of Src
 980       return &GEP;
 981     } else if (Src->getNumOperands() == 2) {
 982       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
 983       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
 984       //
 985       Value *Sum = BinaryOperator::create(Instruction::Add, Src->getOperand(1),
 986                                           GEP.getOperand(1),
 987                                           Src->getName()+".sum", &GEP);
 988       GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
 989       GEP.setOperand(1, Sum);
 990       WorkList.push_back(cast<Instruction>(Sum));
 991       return &GEP;
 992     } else if (*GEP.idx_begin() == Constant::getNullValue(Type::LongTy) &&
 993                Src->getNumOperands() != 1) {
 994       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
 995       Indices.insert(Indices.end(), Src->idx_begin(), Src->idx_end());
 996       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
 997     } else if (Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1) ==
 998                Constant::getNullValue(Type::LongTy)) {
 999       // If the src gep ends with a constant array index, merge this get into
1000       // it, even if we have a non-zero array index.
1001       Indices.insert(Indices.end(), Src->idx_begin(), Src->idx_end()-1);
1002       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin(), GEP.idx_end());
1003     }
1004
1005     if (!Indices.empty())
1006       return new GetElementPtrInst(Src->getOperand(0), Indices, GEP.getName());
1007
1008   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(GEP.getOperand(0))) {
1009     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
1010     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
1011
1012     // Scan for nonconstants...
1013     std::vector<Constant*> Indices;
1014     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
1015     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
1016       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
1017
1018     if (I == E) {  // If they are all constants...
1019       Constant *CE =
1020         ConstantExpr::getGetElementPtr(ConstantPointerRef::get(GV), Indices);
1021
1022       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
1023       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
1024     }
1025   }
1026
1027   return 0;
1028 }
1029
1030 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
1031   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
1032   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
1033     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
1034       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
1035       AllocationInst *New = 0;
1036
1037       // Create and insert the replacement instruction...
1038       if (isa<MallocInst>(AI))
1039         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName(), &AI);
1040       else {
1041         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
1042         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName(), &AI);
1043       }
1044
1045       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
1046       // allocas if possible...
1047       //
1048       BasicBlock::iterator It = New;
1049       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
1050
1051       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
1052       // insert our getelementptr instruction...
1053       //
1054       std::vector<Value*> Idx(2, Constant::getNullValue(Type::LongTy));
1055       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, New->getName()+".sub", It);
1056
1057       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
1058       // allocation.
1059       ReplaceInstUsesWith(AI, V);
1060       return &AI;
1061     }
1062   return 0;
1063 }
1064
1065 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
1066   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
1067   if (BI.isConditional() && BinaryOperator::isNot(BI.getCondition())) {
1068     BasicBlock *TrueDest = BI.getSuccessor(0);
1069     BasicBlock *FalseDest = BI.getSuccessor(1);
1070     // Swap Destinations and condition...
1071     BI.setCondition(BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(BI.getCondition())));
1072     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
1073     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
1074     return &BI;
1075   }
1076   return 0;
1077 }
1078
1079
1080 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
1081   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
1082                  WorkList.end());
1083 }
1084
1085 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
1086   bool Changed = false;
1087
1088   WorkList.insert(WorkList.end(), inst_begin(F), inst_end(F));
1089
1090   while (!WorkList.empty()) {
1091     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
1092     WorkList.pop_back();
1093
1094     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
1095     // Check to see if we can DIE the instruction...
1096     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1097       // Add operands to the worklist...
1098       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1099         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1100           WorkList.push_back(Op);
1101
1102       ++NumDeadInst;
1103       BasicBlock::iterator BBI = I;
1104       if (dceInstruction(BBI)) {
1105         removeFromWorkList(I);
1106         continue;
1107       }
1108     }
1109
1110     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
1111     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
1112       // Add operands to the worklist...
1113       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1114         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1115           WorkList.push_back(Op);
1116       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
1117
1118       ++NumConstProp;
1119       BasicBlock::iterator BBI = I;
1120       if (dceInstruction(BBI)) {
1121         removeFromWorkList(I);
1122         continue;
1123       }
1124     }
1125
1126     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
1127     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
1128       ++NumCombined;
1129       // Should we replace the old instruction with a new one?
1130       if (Result != I) {
1131         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
1132         // we do not process an instruction that has been deleted.
1133         removeFromWorkList(I);
1134         ReplaceInstWithInst(I, Result);
1135       } else {
1136         BasicBlock::iterator II = I;
1137
1138         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
1139         // if so, remove it.
1140         if (dceInstruction(II)) {
1141           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase them
1142           // all.
1143           removeFromWorkList(I);
1144           Result = 0;
1145         }
1146       }
1147
1148       if (Result) {
1149         WorkList.push_back(Result);
1150         AddUsesToWorkList(*Result);
1151       }
1152       Changed = true;
1153     }
1154   }
1155
1156   return Changed;
1157 }
1158
1159 Pass *createInstructionCombiningPass() {
1160   return new InstCombiner();
1161 }