Instcombine should not promote whole computation trees to "strange"
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
186     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
187                                      Value *A, Value *B, Value *C);
188     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
190     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
191     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
192     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
193     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
194     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
195                                       Constant *RHSC);
196     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
197     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
198     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
199     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
200                                                 Instruction *LHS,
201                                                 ConstantInt *RHS);
202     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
203                                 ConstantInt *DivRHS);
204
205     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
206                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
207     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
208                                      BinaryOperator &I);
209     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
210     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
211     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
212     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
213     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
214     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
215     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
216     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
217     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
218     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
219     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
220     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
221     Instruction *visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI);
222     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
223     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
224     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
225                                 Instruction *FI);
226     Instruction *FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value*, Value*);
227     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
228     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
229     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
230     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
231     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
232     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
233     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
234     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
235     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
236     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
237     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
238     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
239     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
240     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
241     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
242     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
243
244     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
245     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
246
247   private:
248     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
249     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
250     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
251     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
252                                    bool DoXform = true);
253     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
254     DbgDeclareInst *hasOneUsePlusDeclare(Value *V);
255
256
257   public:
258     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
259     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
260     //
261     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
262       assert(New && New->getParent() == 0 &&
263              "New instruction already inserted into a basic block!");
264       BasicBlock *BB = Old.getParent();
265       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
266       AddToWorkList(New);
267       return New;
268     }
269
270     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
271     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
272     /// cast.
273     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
274                             Instruction &Pos) {
275       if (V->getType() == Ty) return V;
276
277       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
278         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
279       
280       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
281       AddToWorkList(C);
282       return C;
283     }
284         
285     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
286       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
287     }
288
289
290     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
291     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
292     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
293     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
294     // modified.
295     //
296     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
297       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
298       if (&I != V) {
299         I.replaceAllUsesWith(V);
300         return &I;
301       } else {
302         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
303         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
304         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
305         return &I;
306       }
307     }
308
309     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
310     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
311     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
312     // this function.
313     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
314       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
315       AddUsesToWorkList(I);
316       RemoveFromWorkList(&I);
317       I.eraseFromParent();
318       return 0;  // Don't do anything with FI
319     }
320         
321     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
322                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
323       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
324     }
325     
326     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
327                            unsigned Depth = 0) const {
328       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
329     }
330     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
331       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
332     }
333
334   private:
335
336     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
337     /// commutative operators.
338     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
339
340     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
341     /// most-complex to least-complex order.
342     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
343
344     /// SimplifyDemandedUseBits - Attempts to replace V with a simpler value
345     /// based on the demanded bits.
346     Value *SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
347                                    APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
348                                    unsigned Depth);
349     bool SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
350                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
351                               unsigned Depth=0);
352         
353     /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
354     /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
355     /// properties that allow us to simplify its operands.
356     bool SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst);
357         
358     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
359                                       APInt& UndefElts, unsigned Depth = 0);
360       
361     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
362     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
363     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
364     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
365
366     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
367     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
368     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
369     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
370     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
371     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
372
373     
374     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
375                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
376     
377     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
378                               bool isSub, Instruction &I);
379     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
380                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
381     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
382     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
383     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
384     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
385     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
386
387
388     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
389
390     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
391                                     unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved);
392     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
393                                         unsigned PrefAlign = 0);
394
395   };
396 }
397
398 char InstCombiner::ID = 0;
399 static RegisterPass<InstCombiner>
400 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
401
402 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
403 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
404 static unsigned getComplexity(Value *V) {
405   if (isa<Instruction>(V)) {
406     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
407       return 3;
408     return 4;
409   }
410   if (isa<Argument>(V)) return 3;
411   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
412 }
413
414 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
415 // it.
416 static bool isOnlyUse(Value *V) {
417   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
418 }
419
420 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
421 // though a va_arg area...
422 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
423   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
424     if (ITy->getBitWidth() < 32)
425       return Type::Int32Ty;
426   }
427   return Ty;
428 }
429
430 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
431 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
432 /// operand value, otherwise return null.
433 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
434   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
435     // BitCastInst?
436     return I->getOperand(0);
437   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
438     // GetElementPtrInst?
439     if (GEP->hasAllZeroIndices())
440       return GEP->getOperand(0);
441   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
442     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
443       // BitCast ConstantExp?
444       return CE->getOperand(0);
445     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
446       // GetElementPtr ConstantExp?
447       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
448            I != E; ++I) {
449         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
450         if (!CI || !CI->isZero())
451           // Any non-zero indices? Not cast-like.
452           return 0;
453       }
454       // All-zero indices? This is just like casting.
455       return CE->getOperand(0);
456     }
457   }
458   return 0;
459 }
460
461 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
462 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
463 static Instruction::CastOps 
464 isEliminableCastPair(
465   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
466   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
467   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
468   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
469 ) {
470   
471   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
472   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
473
474   // Get the opcodes of the two Cast instructions
475   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
476   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
477
478   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
479                                                 DstTy, TD->getIntPtrType());
480   
481   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
482   // type that differs from the pointer size.
483   if ((Res == Instruction::IntToPtr && SrcTy != TD->getIntPtrType()) ||
484       (Res == Instruction::PtrToInt && DstTy != TD->getIntPtrType()))
485     Res = 0;
486   
487   return Instruction::CastOps(Res);
488 }
489
490 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
491 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
492 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
493 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
494                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
495   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
496   
497   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
498   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
499     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
500       return false;
501   return true;
502 }
503
504 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
505 // operators:
506 //
507 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
508 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
509 //     binary operators.
510 //
511 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
512 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
513 //
514 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
515   bool Changed = false;
516   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
517     Changed = !I.swapOperands();
518
519   if (!I.isAssociative()) return Changed;
520   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
521   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
522     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
523       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
524         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
525                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
526                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
527         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
528         I.setOperand(1, Folded);
529         return true;
530       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
531         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
532             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
533           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
534           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
535
536           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
537           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
538           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
539                                                     Op1->getOperand(0),
540                                                     Op1->getName(), &I);
541           AddToWorkList(New);
542           I.setOperand(0, New);
543           I.setOperand(1, Folded);
544           return true;
545         }
546     }
547   return Changed;
548 }
549
550 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
551 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
552 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
553 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
554   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
555     return false;
556   I.swapOperands();
557   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
558   return true;
559 }
560
561 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
562 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
563 //
564 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
565   if (BinaryOperator::isNeg(V))
566     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
567
568   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
569   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
570     return ConstantExpr::getNeg(C);
571
572   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
573     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
574       return ConstantExpr::getNeg(C);
575
576   return 0;
577 }
578
579 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
580   if (BinaryOperator::isNot(V))
581     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
582
583   // Constants can be considered to be not'ed values...
584   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
585     return ConstantInt::get(~C->getValue());
586   return 0;
587 }
588
589 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
590 // other computations (because it has a constant operand), return the
591 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
592 // Otherwise, return null.
593 //
594 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
595   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
596     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
597       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
598         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
599           return I->getOperand(0);
600       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
601         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
602           // The multiplier is really 1 << CST.
603           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
604           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
605           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
606           return I->getOperand(0);
607         }
608     }
609   return 0;
610 }
611
612 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
613 /// expression, return it.
614 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
615   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
616   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
617     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
618       return cast<User>(V);
619   return false;
620 }
621
622 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
623 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
624 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
625   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
626     return I->getOpcode();
627   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
628     return CE->getOpcode();
629   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
630   return Instruction::UserOp1;
631 }
632
633 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
634 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
635   APInt Val(C->getValue());
636   return ConstantInt::get(++Val);
637 }
638 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
639 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
640   APInt Val(C->getValue());
641   return ConstantInt::get(--Val);
642 }
643 /// Add - Add two ConstantInts together
644 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
645   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
646 }
647 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
648 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
649   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
650 }
651 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
652 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
653   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
654 }
655 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
656 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
657   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
658 }
659 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
660 /// this size.
661 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
662   uint32_t W = C1->getBitWidth();
663   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
664   if (sign) {
665     LHSExt.sext(W * 2);
666     RHSExt.sext(W * 2);
667   } else {
668     LHSExt.zext(W * 2);
669     RHSExt.zext(W * 2);
670   }
671
672   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
673
674   if (sign) {
675     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
676     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
677     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
678   } else 
679     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
680 }
681
682
683 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
684 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
685 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
686 /// constant and return true.
687 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
688                                    APInt Demanded) {
689   assert(I && "No instruction?");
690   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
691
692   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
693   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
694   if (!OpC) return false;
695
696   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
697   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
698   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
699     return false;
700
701   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
702   Demanded &= OpC->getValue();
703   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
704   return true;
705 }
706
707 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
708 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
709 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
710 // min/max.
711 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
712                                                    const APInt& KnownZero,
713                                                    const APInt& KnownOne,
714                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
715   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
716   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
717          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
718          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
719          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
720   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
721
722   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
723   // bit if it is unknown.
724   Min = KnownOne;
725   Max = KnownOne|UnknownBits;
726   
727   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
728     Min.set(BitWidth-1);
729     Max.clear(BitWidth-1);
730   }
731 }
732
733 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
734 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
735 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
736 // min/max.
737 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
738                                                      const APInt &KnownZero,
739                                                      const APInt &KnownOne,
740                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
741   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
742   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
743          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
744          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
745          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
746   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
747   
748   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
749   Min = KnownOne;
750   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
751   Max = KnownOne|UnknownBits;
752 }
753
754 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
755 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
756 /// properties that allow us to simplify its operands.
757 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
758   unsigned BitWidth = cast<IntegerType>(Inst.getType())->getBitWidth();
759   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
760   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
761   
762   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask, 
763                                      KnownZero, KnownOne, 0);
764   if (V == 0) return false;
765   if (V == &Inst) return true;
766   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
767   return true;
768 }
769
770 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
771 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
772 /// true if it made any change and false otherwise.
773 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
774                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
775                                         unsigned Depth) {
776   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
777                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
778   if (NewVal == 0) return false;
779   U.set(NewVal);
780   return true;
781 }
782
783
784 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
785 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
786 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
787 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
788 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
789 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
790 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
791 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
792 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
793 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
794 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
795 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
796 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
797 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
798 /// and KnownOne must all be the same.
799 ///
800 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
801 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
802 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
803 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
804 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
805 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
806                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
807                                              unsigned Depth) {
808   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
809   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
810   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
811   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
812   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
813          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
814          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
815          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
816           must have same BitWidth");
817   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
818     // We know all of the bits for a constant!
819     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
820     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
821     return 0;
822   }
823   
824   KnownZero.clear();
825   KnownOne.clear();
826   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
827     if (isa<UndefValue>(V))
828       return 0;
829     return UndefValue::get(VTy);
830   }
831   
832   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
833     return 0;
834   
835   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
836   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
837   
838   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
839   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
840
841   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
842   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
843   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
844   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
845     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
846     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
847     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
848     // this instruction has a simpler value in that context.
849     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
850       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
851       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
852                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
853       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
854                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
855       
856       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
857       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
858       // context.
859       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
860           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
861         return I->getOperand(0);
862       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
863           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
864         return I->getOperand(1);
865       
866       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
867       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
868         return Constant::getNullValue(VTy);
869       
870     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
871       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
872       // only bits from X or Y are demanded.
873       
874       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
875       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
876                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
877       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
878                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
879       
880       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
881       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
882       // context.
883       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
884           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
885         return I->getOperand(0);
886       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
887           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
888         return I->getOperand(1);
889       
890       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
891       // the other side, just use the 'other' side.
892       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
893           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
894         return I->getOperand(0);
895       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
896           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
897         return I->getOperand(1);
898     }
899     
900     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
901     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
902     return 0;
903   }
904   
905   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
906   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
907   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
908   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
909   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
910     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
911   
912   switch (I->getOpcode()) {
913   default:
914     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
915     break;
916   case Instruction::And:
917     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
918     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
919                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
920         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
921                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
922       return I;
923     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
924     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
925
926     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
927     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
928     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
929         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
930       return I->getOperand(0);
931     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
932         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
933       return I->getOperand(1);
934     
935     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
936     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
937       return Constant::getNullValue(VTy);
938       
939     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
940     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
941       return I;
942       
943     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
944     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
945     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
946     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
947     break;
948   case Instruction::Or:
949     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
950     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
951                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
952         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
953                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
954       return I;
955     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
956     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
957     
958     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
959     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
960     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
961         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
962       return I->getOperand(0);
963     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
964         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
965       return I->getOperand(1);
966
967     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
968     // the other side, just use the 'other' side.
969     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
970         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
971       return I->getOperand(0);
972     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
973         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
974       return I->getOperand(1);
975         
976     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
977     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
978       return I;
979           
980     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
981     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
982     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
983     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
984     break;
985   case Instruction::Xor: {
986     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
987                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
988         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
989                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
990       return I;
991     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
992     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
993     
994     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
995     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
996     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
997       return I->getOperand(0);
998     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
999       return I->getOperand(1);
1000     
1001     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1002     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1003                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1004     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1005     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1006                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1007     
1008     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1009     // other, turn this into an *inclusive* or.
1010     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1011     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1012       Instruction *Or =
1013         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1014                                  I->getName());
1015       return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1016     }
1017     
1018     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1019     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1020     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1021     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1022     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1023       // all known
1024       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1025         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1026         Instruction *And = 
1027           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1028         return InsertNewInstBefore(And, *I);
1029       }
1030     }
1031     
1032     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1033     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1034     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1035       return I;
1036     
1037     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1038     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1039     break;
1040   }
1041   case Instruction::Select:
1042     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
1043                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1044         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1045                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1046       return I;
1047     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1048     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1049     
1050     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1051     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
1052         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1053       return I;
1054     
1055     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1056     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1057     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1058     break;
1059   case Instruction::Trunc: {
1060     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1061     DemandedMask.zext(truncBf);
1062     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1063     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1064     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1065                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1066       return I;
1067     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1068     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1069     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1070     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1071     break;
1072   }
1073   case Instruction::BitCast:
1074     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1075       return false;  // vector->int or fp->int?
1076     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1077                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1078       return I;
1079     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1080     break;
1081   case Instruction::ZExt: {
1082     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1083     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1084     
1085     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1086     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1087     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1088     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1089                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1090       return I;
1091     DemandedMask.zext(BitWidth);
1092     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1093     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1094     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1095     // The top bits are known to be zero.
1096     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1097     break;
1098   }
1099   case Instruction::SExt: {
1100     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1101     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1102     
1103     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1104                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1105
1106     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1107     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1108     // bit is demanded.
1109     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1110       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1111       
1112     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1113     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1114     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1115     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
1116                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1117       return I;
1118     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1119     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1120     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1121     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1122       
1123     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1124     // top bits of the result.
1125
1126     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1127     // convert this into a zero extension.
1128     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1129       // Convert to ZExt cast
1130       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
1131       return InsertNewInstBefore(NewCast, *I);
1132     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1133       RHSKnownOne |= NewBits;
1134     }
1135     break;
1136   }
1137   case Instruction::Add: {
1138     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1139     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1140     // either.
1141     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1142       
1143     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1144     // we can do.
1145     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1146       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1147       // won't work if the RHS is zero.
1148       if (RHS->isZero())
1149         break;
1150       
1151       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1152       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1153       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1154
1155       // Find information about known zero/one bits in the input.
1156       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits, 
1157                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1158         return I;
1159
1160       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1161       // the constant.
1162       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1163         return I;
1164       
1165       // Avoid excess work.
1166       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1167         break;
1168       
1169       // Turn it into OR if input bits are zero.
1170       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1171         Instruction *Or =
1172           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1173                                    I->getName());
1174         return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1175       }
1176       
1177       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1178       // depending on potential carries from the input constant and the
1179       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1180       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1181       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1182       
1183       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1184       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1185       // this scan.
1186       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
1187       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1188       
1189       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1190       
1191       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1192       // other, and there is no input carry.
1193       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1194                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1195       
1196       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1197       // is no input carry.
1198       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1199     } else {
1200       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1201       // the high bits of its LHS or RHS.
1202       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1203         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1204         // significant bit and all those below it.
1205         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1206         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1207                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1208             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1209                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1210           return I;
1211       }
1212     }
1213     break;
1214   }
1215   case Instruction::Sub:
1216     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1217     // the high bits of its LHS or RHS.
1218     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1219       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1220       // significant bit and all those below it.
1221       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1222       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1223       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1224                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1225           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1226                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1227         return I;
1228     }
1229     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1230     // the known zeros and ones.
1231     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1232     break;
1233   case Instruction::Shl:
1234     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1235       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1236       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1237       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, 
1238                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1239         return I;
1240       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1241       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1242       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1243       // low bits known zero.
1244       if (ShiftAmt)
1245         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1246     }
1247     break;
1248   case Instruction::LShr:
1249     // For a logical shift right
1250     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1251       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1252       
1253       // Unsigned shift right.
1254       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1255       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1256                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1257         return I;
1258       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1259       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1260       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1261       if (ShiftAmt) {
1262         // Compute the new bits that are at the top now.
1263         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1264         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1265       }
1266     }
1267     break;
1268   case Instruction::AShr:
1269     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1270     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1271     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1272     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1273     if (DemandedMask == 1) {
1274       // Perform the logical shift right.
1275       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1276                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1277       return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1278     }    
1279
1280     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1281     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1282     if (DemandedMask.isSignBit())
1283       return I->getOperand(0);
1284     
1285     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1286       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1287       
1288       // Signed shift right.
1289       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1290       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1291       // demanded.
1292       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1293         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1294       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1295                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1296         return I;
1297       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1298       // Compute the new bits that are at the top now.
1299       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1300       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1301       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1302         
1303       // Handle the sign bits.
1304       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1305       // Adjust to where it is now in the mask.
1306       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1307         
1308       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1309       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1310       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1311           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1312         // Perform the logical shift right.
1313         Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1314                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1315         return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1316       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1317         RHSKnownOne |= HighBits;
1318       }
1319     }
1320     break;
1321   case Instruction::SRem:
1322     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1323       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1324       if (RA.isPowerOf2()) {
1325         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1326           return I->getOperand(0);
1327
1328         APInt LowBits = RA - 1;
1329         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1330         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
1331                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1332           return I;
1333
1334         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1335           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1336
1337         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1338
1339         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1340       }
1341     }
1342     break;
1343   case Instruction::URem: {
1344     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1345     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1346     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
1347                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
1348         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
1349                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1350       return I;
1351
1352     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1353     Leaders = std::max(Leaders,
1354                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1355     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1356     break;
1357   }
1358   case Instruction::Call:
1359     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1360       switch (II->getIntrinsicID()) {
1361       default: break;
1362       case Intrinsic::bswap: {
1363         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1364         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1365         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1366         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1367           
1368         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1369         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1370         // have 14 leading zeros, round to 8.
1371         NLZ &= ~7;
1372         NTZ &= ~7;
1373         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1374         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1375           unsigned ResultBit = NTZ;
1376           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1377           
1378           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1379           // the right place.
1380           Instruction *NewVal;
1381           if (InputBit > ResultBit)
1382             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1383                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1384           else
1385             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1386                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1387           NewVal->takeName(I);
1388           return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1389         }
1390           
1391         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1392         break;
1393       }
1394       }
1395     }
1396     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1397     break;
1398   }
1399   
1400   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1401   // constant.
1402   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1403     return ConstantInt::get(RHSKnownOne);
1404   return false;
1405 }
1406
1407
1408 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1409 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
1410 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1411 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1412 ///
1413 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1414 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1415 /// returned.  This returns null if no change was made.
1416 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
1417                                                 APInt& UndefElts,
1418                                                 unsigned Depth) {
1419   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1420   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
1421   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1422
1423   if (isa<UndefValue>(V)) {
1424     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1425     UndefElts = EltMask;
1426     return 0;
1427   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1428     UndefElts = EltMask;
1429     return UndefValue::get(V->getType());
1430   }
1431
1432   UndefElts = 0;
1433   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1434     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1435     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1436
1437     std::vector<Constant*> Elts;
1438     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1439       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
1440         Elts.push_back(Undef);
1441         UndefElts.set(i);
1442       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1443         Elts.push_back(Undef);
1444         UndefElts.set(i);
1445       } else {                               // Otherwise, defined.
1446         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1447       }
1448
1449     // If we changed the constant, return it.
1450     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1451     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1452   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1453     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1454     // set to undef.
1455     
1456     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1457     // anything.
1458     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1459       return 0;
1460     
1461     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1462     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1463     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1464     std::vector<Constant*> Elts;
1465     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1466       Constant *Elt = DemandedElts[i] ? Zero : Undef;
1467       Elts.push_back(Elt);
1468     }
1469     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1470     return ConstantVector::get(Elts);
1471   }
1472   
1473   // Limit search depth.
1474   if (Depth == 10)
1475     return false;
1476
1477   // If multiple users are using the root value, procede with
1478   // simplification conservatively assuming that all elements
1479   // are needed.
1480   if (!V->hasOneUse()) {
1481     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1482     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1483     // the main instcombine process.
1484     if (Depth != 0)
1485       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1486       return false;
1487
1488     // Conservatively assume that all elements are needed.
1489     DemandedElts = EltMask;
1490   }
1491   
1492   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1493   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1494   
1495   bool MadeChange = false;
1496   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
1497   Value *TmpV;
1498   switch (I->getOpcode()) {
1499   default: break;
1500     
1501   case Instruction::InsertElement: {
1502     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1503     // demand exactly the same input as we produce.
1504     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1505     if (Idx == 0) {
1506       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1507       // which elt is getting updated.
1508       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1509                                         UndefElts2, Depth+1);
1510       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1511       break;
1512     }
1513     
1514     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1515     // insertelement.
1516     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1517     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo])
1518       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1519     
1520     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1521     // input demanded set is simpler than the output set.
1522     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
1523     DemandedElts2.clear(IdxNo);
1524     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
1525                                       UndefElts, Depth+1);
1526     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1527
1528     // The inserted element is defined.
1529     UndefElts.clear(IdxNo);
1530     break;
1531   }
1532   case Instruction::ShuffleVector: {
1533     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1534     uint64_t LHSVWidth =
1535       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1536     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
1537     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1538       if (DemandedElts[i]) {
1539         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1540         if (MaskVal != -1u) {
1541           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1542                  "shufflevector mask index out of range!");
1543           if (MaskVal < LHSVWidth)
1544             LeftDemanded.set(MaskVal);
1545           else
1546             RightDemanded.set(MaskVal - LHSVWidth);
1547         }
1548       }
1549     }
1550
1551     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
1552     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1553                                       UndefElts4, Depth+1);
1554     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1555
1556     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
1557     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1558                                       UndefElts3, Depth+1);
1559     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1560
1561     bool NewUndefElts = false;
1562     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1563       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1564       if (MaskVal == -1u) {
1565         UndefElts.set(i);
1566       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1567         if (UndefElts4[MaskVal]) {
1568           NewUndefElts = true;
1569           UndefElts.set(i);
1570         }
1571       } else {
1572         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1573           NewUndefElts = true;
1574           UndefElts.set(i);
1575         }
1576       }
1577     }
1578
1579     if (NewUndefElts) {
1580       // Add additional discovered undefs.
1581       std::vector<Constant*> Elts;
1582       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1583         if (UndefElts[i])
1584           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1585         else
1586           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1587                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1588       }
1589       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1590       MadeChange = true;
1591     }
1592     break;
1593   }
1594   case Instruction::BitCast: {
1595     // Vector->vector casts only.
1596     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1597     if (!VTy) break;
1598     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1599     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1600     unsigned Ratio;
1601
1602     if (VWidth == InVWidth) {
1603       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1604       // elements as are demanded of us.
1605       Ratio = 1;
1606       InputDemandedElts = DemandedElts;
1607     } else if (VWidth > InVWidth) {
1608       // Untested so far.
1609       break;
1610       
1611       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1612       // then an input element is live if any of the corresponding output
1613       // elements are live.
1614       Ratio = VWidth/InVWidth;
1615       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1616         if (DemandedElts[OutIdx])
1617           InputDemandedElts.set(OutIdx/Ratio);
1618       }
1619     } else {
1620       // Untested so far.
1621       break;
1622       
1623       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1624       // then an input element is live if the corresponding output element is
1625       // live.
1626       Ratio = InVWidth/VWidth;
1627       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1628         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1629           InputDemandedElts.set(InIdx);
1630     }
1631     
1632     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1633     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1634                                       UndefElts2, Depth+1);
1635     if (TmpV) {
1636       I->setOperand(0, TmpV);
1637       MadeChange = true;
1638     }
1639     
1640     UndefElts = UndefElts2;
1641     if (VWidth > InVWidth) {
1642       assert(0 && "Unimp");
1643       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1644       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1645       // undef.
1646       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1647         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1648           UndefElts.set(OutIdx);
1649     } else if (VWidth < InVWidth) {
1650       assert(0 && "Unimp");
1651       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1652       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1653       // elements are undef.
1654       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1655       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1656         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1657           UndefElts.clear(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1658     }
1659     break;
1660   }
1661   case Instruction::And:
1662   case Instruction::Or:
1663   case Instruction::Xor:
1664   case Instruction::Add:
1665   case Instruction::Sub:
1666   case Instruction::Mul:
1667     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1668     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1669                                       UndefElts, Depth+1);
1670     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1671     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1672                                       UndefElts2, Depth+1);
1673     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1674       
1675     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1676     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1677     UndefElts &= UndefElts2;
1678     break;
1679     
1680   case Instruction::Call: {
1681     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1682     if (!II) break;
1683     switch (II->getIntrinsicID()) {
1684     default: break;
1685       
1686     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1687     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1688     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1689     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1690     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1691     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1692     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1693     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1694     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1695     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1696       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1697                                         UndefElts, Depth+1);
1698       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1699       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1700                                         UndefElts2, Depth+1);
1701       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1702
1703       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1704       // scalarize it now.
1705       if (DemandedElts == 1) {
1706         switch (II->getIntrinsicID()) {
1707         default: break;
1708         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1709         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1710         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1711         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1712           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1713           Value *LHS = II->getOperand(1);
1714           Value *RHS = II->getOperand(2);
1715           // Extract the element as scalars.
1716           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1717           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1718           
1719           switch (II->getIntrinsicID()) {
1720           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1721           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1722           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1723             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1724                                                         II->getName()), *II);
1725             break;
1726           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1727           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1728             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1729                                                          II->getName()), *II);
1730             break;
1731           }
1732           
1733           Instruction *New =
1734             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1735                                       II->getName());
1736           InsertNewInstBefore(New, *II);
1737           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1738           return New;
1739         }            
1740       }
1741         
1742       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1743       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1744       UndefElts &= UndefElts2;
1745       break;
1746     }
1747     break;
1748   }
1749   }
1750   return MadeChange ? I : 0;
1751 }
1752
1753
1754 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1755 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1756 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1757 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1758 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1759 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1760 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1761 ///
1762 template<typename Functor>
1763 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1764   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1765   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1766
1767   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1768   if (F.shouldApply(LHS))
1769     return F.apply(Root);
1770
1771   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1772   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1773   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1774     // Should we apply this transform to the RHS?
1775     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1776
1777     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1778     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1779       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1780       ShouldApply = true;
1781     }
1782
1783     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1784     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1785     if (ShouldApply) {
1786       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1787       // and perform the reassociation.
1788       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1789
1790       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1791       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1792
1793       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1794       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1795       if (&Root == TmpLHSI) {
1796         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1797         return 0;
1798       }
1799       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1800       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1801       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1802       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1803       ARI = Root;
1804
1805       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1806       // get to LHSI.
1807       while (TmpLHSI != LHSI) {
1808         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1809         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1810         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1811         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1812         ARI = NextLHSI;
1813
1814         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1815         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1816         TmpLHSI = NextLHSI;
1817         ExtraOperand = NextOp;
1818       }
1819
1820       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1821       // the transformation...
1822       return F.apply(Root);
1823     }
1824
1825     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1826   }
1827   return 0;
1828 }
1829
1830 namespace {
1831
1832 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1833 struct AddRHS {
1834   Value *RHS;
1835   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1836   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1837   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1838     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1839                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1840   }
1841 };
1842
1843 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1844 //                 iff C1&C2 == 0
1845 struct AddMaskingAnd {
1846   Constant *C2;
1847   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1848   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1849     ConstantInt *C1;
1850     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1851            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1852   }
1853   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1854     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1855   }
1856 };
1857
1858 }
1859
1860 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1861                                              InstCombiner *IC) {
1862   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1863     return IC->InsertCastBefore(CI->getOpcode(), SO, I.getType(), I);
1864   }
1865
1866   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1867   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1868   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1869
1870   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1871     if (ConstIsRHS)
1872       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1873     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1874   }
1875
1876   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1877   if (!ConstIsRHS)
1878     std::swap(Op0, Op1);
1879   Instruction *New;
1880   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1881     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1882   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1883     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1884                           SO->getName()+".cmp");
1885   else {
1886     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1887     abort();
1888   }
1889   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1890 }
1891
1892 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1893 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1894 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1895 // not have a second operand.
1896 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1897                                      InstCombiner *IC) {
1898   // Don't modify shared select instructions
1899   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1900   Value *TV = SI->getOperand(1);
1901   Value *FV = SI->getOperand(2);
1902
1903   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1904     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1905     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1906
1907     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1908     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1909
1910     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1911                               SelectFalseVal);
1912   }
1913   return 0;
1914 }
1915
1916
1917 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1918 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1919 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1920 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1921   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1922   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1923   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1924
1925   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1926   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1927   // or if *it* is a PHI, bail out.
1928   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1929   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1930     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1931       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1932       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1933       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1934       
1935       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1936       // loop.
1937       if (NonConstBB == I.getParent())
1938         return 0;
1939     }
1940   
1941   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1942   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1943   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1944   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1945   if (NonConstBB) {
1946     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1947     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1948   }
1949
1950   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1951   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1952   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1953   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1954   NewPN->takeName(PN);
1955
1956   // Next, add all of the operands to the PHI.
1957   if (I.getNumOperands() == 2) {
1958     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1959     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1960       Value *InV = 0;
1961       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1962         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1963           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1964         else
1965           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1966       } else {
1967         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1968         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1969           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1970                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1971                                        NonConstBB->getTerminator());
1972         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1973           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1974                                 CI->getPredicate(),
1975                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1976                                 NonConstBB->getTerminator());
1977         else
1978           assert(0 && "Unknown binop!");
1979         
1980         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1981       }
1982       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1983     }
1984   } else { 
1985     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1986     const Type *RetTy = CI->getType();
1987     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1988       Value *InV;
1989       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1990         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1991       } else {
1992         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1993         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1994                                I.getType(), "phitmp", 
1995                                NonConstBB->getTerminator());
1996         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1997       }
1998       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1999     }
2000   }
2001   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2002 }
2003
2004
2005 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
2006 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
2007 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
2008 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
2009 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
2010   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
2011   // ones.
2012   
2013   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
2014   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
2015   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
2016   // sign extend fine.
2017   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
2018     return true;
2019   
2020   
2021   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
2022   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
2023   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
2024   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
2025   
2026   // TODO: Implement.
2027   
2028   return false;
2029 }
2030
2031
2032 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2033   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2034   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2035
2036   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2037     // X + undef -> undef
2038     if (isa<UndefValue>(RHS))
2039       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2040
2041     // X + 0 --> X
2042     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2043       if (RHSC->isNullValue())
2044         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2045     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2046       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2047                               (I.getType())->getValueAPF()))
2048         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2049     }
2050
2051     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2052       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2053       const APInt& Val = CI->getValue();
2054       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2055       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2056         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2057       
2058       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2059       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2060       if (!isa<VectorType>(I.getType()) && SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2061         return &I;
2062
2063       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2064       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2065         if (CI->isAllOnesValue() &&
2066             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2067           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2068                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2069                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2070     }
2071
2072     if (isa<PHINode>(LHS))
2073       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2074         return NV;
2075     
2076     ConstantInt *XorRHS = 0;
2077     Value *XorLHS = 0;
2078     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2079         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2080       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2081       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2082       
2083       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2084       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2085       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2086       do {
2087         if (TySizeBits > Size) {
2088           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2089           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2090           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2091               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2092             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2093             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2094                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2095               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2096             break;
2097           }
2098         }
2099         Size >>= 1;
2100         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2101         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2102       } while (Size >= 1);
2103       
2104       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2105       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2106       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2107       // that the back ends can handle.
2108       const Type *MiddleType = 0;
2109       switch (Size) {
2110         default: break;
2111         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2112         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2113         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2114       }
2115       if (MiddleType) {
2116         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2117         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2118         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2119       }
2120     }
2121   }
2122
2123   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2124     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2125
2126   // X + X --> X << 1
2127   if (I.getType()->isInteger()) {
2128     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2129
2130     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2131       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2132         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2133           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2134     }
2135     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2136       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2137         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2138           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2139     }
2140   }
2141
2142   // -A + B  -->  B - A
2143   // -A + -B  -->  -(A + B)
2144   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2145     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2146       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2147         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2148         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2149         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2150       }
2151     }
2152     
2153     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2154   }
2155
2156   // A + -B  -->  A - B
2157   if (!isa<Constant>(RHS))
2158     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2159       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2160
2161
2162   ConstantInt *C2;
2163   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2164     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2165       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2166
2167     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2168     ConstantInt *C1;
2169     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2170       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2171   }
2172
2173   // X + X*C --> X * (C+1)
2174   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2175     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2176
2177   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2178   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2179     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2180   
2181
2182   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2183   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2184     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2185       return R;
2186   
2187   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2188   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2189     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2190     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2191     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2192     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2193     if (LHSKnownZero != 0) {
2194       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2195       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2196       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2197       
2198       // No bits in common -> bitwise or.
2199       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2200         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2201     }
2202   }
2203
2204   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2205   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2206     Value *W, *X, *Y, *Z;
2207     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2208         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2209       if (W != Y) {
2210         if (W == Z) {
2211           std::swap(Y, Z);
2212         } else if (Y == X) {
2213           std::swap(W, X);
2214         } else if (X == Z) {
2215           std::swap(Y, Z);
2216           std::swap(W, X);
2217         }
2218       }
2219
2220       if (W == Y) {
2221         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2222                                                             LHS->getName()), I);
2223         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2224       }
2225     }
2226   }
2227
2228   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2229     Value *X = 0;
2230     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2231       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2232
2233     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2234     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2235       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2236       if (Anded == CRHS) {
2237         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2238         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2239         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2240
2241         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2242         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2243
2244         // See if the and mask includes all of these bits.
2245         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2246
2247         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2248           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2249           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2250                                                             LHS->getName()), I);
2251           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2252         }
2253       }
2254     }
2255
2256     // Try to fold constant add into select arguments.
2257     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2258       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2259         return R;
2260   }
2261
2262   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2263   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2264   {
2265     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2266     Value *Other = RHS;
2267     if (!CI) {
2268       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2269       Other = LHS;
2270     }
2271     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2272         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2273          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2274         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2275       unsigned AS =
2276         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2277       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2278                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2279       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2280       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2281     }
2282   }
2283   
2284   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2285   {
2286     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2287     Value *A = RHS;
2288     if (!SI) {
2289       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2290       A = LHS;
2291     }
2292     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2293       Value *TV = SI->getTrueValue();
2294       Value *FV = SI->getFalseValue();
2295       Value *N;
2296
2297       // Can we fold the add into the argument of the select?
2298       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2299       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2300         // Fold the add into the true select value.
2301         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2302       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2303         // Fold the add into the false select value.
2304         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2305     }
2306   }
2307   
2308   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2309   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2310     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2311       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2312
2313   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2314   // integer add followed by a sext.
2315   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2316     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2317     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2318       Constant *CI = 
2319         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2320       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2321           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2322           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2323         // Insert the new, smaller add.
2324         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2325                                                         CI, "addconv");
2326         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2327         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2328       }
2329     }
2330     
2331     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2332     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2333       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2334       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2335       // integer add will not overflow.
2336       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2337           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2338           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2339                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2340         // Insert the new integer add.
2341         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2342                                                         RHSConv->getOperand(0),
2343                                                         "addconv");
2344         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2345         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2346       }
2347     }
2348   }
2349   
2350   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2351   // integer add followed by a promotion.
2352   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2353     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2354     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2355     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2356     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2357     // instcombined.
2358     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2359       Constant *CI = 
2360       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2361       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2362           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2363           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2364         // Insert the new integer add.
2365         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2366                                                         CI, "addconv");
2367         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2368         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2369       }
2370     }
2371     
2372     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2373     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2374       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2375       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2376       // and if the integer add will not overflow.
2377       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2378           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2379           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2380                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2381         // Insert the new integer add.
2382         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2383                                                         RHSConv->getOperand(0),
2384                                                         "addconv");
2385         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2386         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2387       }
2388     }
2389   }
2390   
2391   return Changed ? &I : 0;
2392 }
2393
2394 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2395   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2396
2397   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2398       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2399     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2400
2401   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2402   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2403     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2404
2405   if (isa<UndefValue>(Op0))
2406     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2407   if (isa<UndefValue>(Op1))
2408     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2409
2410   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2411     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2412     if (C->isAllOnesValue())
2413       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2414
2415     // C - ~X == X + (1+C)
2416     Value *X = 0;
2417     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2418       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2419
2420     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2421     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2422     if (C->isZero()) {
2423       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2424         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2425           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2426             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2427             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2428                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2429               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2430               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2431                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2432             }
2433           }
2434         }
2435         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2436           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2437             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2438             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2439                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2440               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2441               return BinaryOperator::CreateLShr(
2442                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2443             }
2444           }
2445         }
2446       }
2447     }
2448
2449     // Try to fold constant sub into select arguments.
2450     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2451       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2452         return R;
2453   }
2454
2455   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2456     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2457
2458   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2459     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2460         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2461       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2462         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2463       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2464         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2465       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2466         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2467           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2468           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2469                                            Op1I->getOperand(0));
2470       }
2471     }
2472
2473     if (Op1I->hasOneUse()) {
2474       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2475       // is not used by anyone else...
2476       //
2477       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2478           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2479         // Swap the two operands of the subexpr...
2480         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2481         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2482         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2483
2484         // Create the new top level add instruction...
2485         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2486       }
2487
2488       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2489       //
2490       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2491           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2492         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2493
2494         Value *NewNot =
2495           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2496         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2497       }
2498
2499       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2500       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2501         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2502           if (CSI->isZero())
2503             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2504               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2505                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2506
2507       // X - X*C --> X * (1-C)
2508       ConstantInt *C2 = 0;
2509       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2510         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2511         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2512       }
2513     }
2514   }
2515
2516   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2517     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2518       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2519         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2520           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2521         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2522           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2523       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2524         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2525           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2526       }
2527     }
2528
2529   ConstantInt *C1;
2530   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2531     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2532       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2533
2534     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2535     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2536       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2537   }
2538   return 0;
2539 }
2540
2541 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2542 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2543 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2544 /// signed.
2545 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2546                            bool &TrueIfSigned) {
2547   switch (pred) {
2548   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2549     TrueIfSigned = true;
2550     return RHS->isZero();
2551   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2552     TrueIfSigned = true;
2553     return RHS->isAllOnesValue();
2554   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2555     TrueIfSigned = false;
2556     return RHS->isAllOnesValue();
2557   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2558     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2559     TrueIfSigned = true;
2560     return RHS->getValue() ==
2561       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2562   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2563     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2564     TrueIfSigned = true;
2565     return RHS->getValue().isSignBit();
2566   default:
2567     return false;
2568   }
2569 }
2570
2571 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2572   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2573   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2574
2575   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2576     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2577
2578   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2579   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2580     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2581
2582       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2583       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2584         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2585           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2586             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2587                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2588
2589       if (CI->isZero())
2590         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2591       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2592         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2593       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2594         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2595
2596       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2597       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2598         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2599                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2600       }
2601     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2602       if (Op1F->isNullValue())
2603         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2604
2605       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2606       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2607       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2608         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2609     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2610       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2611         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2612
2613       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2614         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2615           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2616
2617         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2618         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2619           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
2620             if (F->isExactlyValue(1.0))
2621               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2622           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
2623             if (CI->equalsInt(1))
2624               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2625         }
2626       }
2627     }
2628     
2629     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2630       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2631           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2632         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2633         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2634                                                      Op1, "tmp");
2635         InsertNewInstBefore(Add, I);
2636         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2637                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2638         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2639         
2640       }
2641
2642     // Try to fold constant mul into select arguments.
2643     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2644       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2645         return R;
2646
2647     if (isa<PHINode>(Op0))
2648       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2649         return NV;
2650   }
2651
2652   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2653     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2654       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2655
2656   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
2657   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
2658   {
2659     Value *Op1 = I.getOperand(1);
2660     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2661     if (!BO ||
2662         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
2663          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
2664       Op1 = Op0;
2665       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
2666     }
2667     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1);
2668     if (BO && BO->hasOneUse() &&
2669         (BO->getOperand(1) == Op1 || BO->getOperand(1) == Neg) &&
2670         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
2671          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
2672       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
2673
2674       Instruction *Rem;
2675       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2676         Rem = BinaryOperator::CreateURem(Op0BO, Op1BO);
2677       else
2678         Rem = BinaryOperator::CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
2679
2680       InsertNewInstBefore(Rem, I);
2681       Rem->takeName(BO);
2682
2683       if (Op1BO == Op1)
2684         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
2685       else
2686         return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
2687     }
2688   }
2689
2690   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2691     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2692
2693   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2694   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2695   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2696   // formed.
2697   CastInst *BoolCast = 0;
2698   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2699     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2700       BoolCast = CI;
2701   if (!BoolCast)
2702     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2703       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2704         BoolCast = CI;
2705   if (BoolCast) {
2706     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2707       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2708       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2709       bool TIS = false;
2710       
2711       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2712       // multiply into a shift/and combination.
2713       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2714           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2715           TIS) {
2716         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2717         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2718                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2719         Value *V =
2720           InsertNewInstBefore(
2721             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2722                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2723                                             ".mask"), I);
2724
2725         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2726         // or truncate to the multiply type.
2727         if (I.getType() != V->getType()) {
2728           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2729           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2730           Instruction::CastOps opcode = 
2731             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2732              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2733           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2734         }
2735
2736         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2737         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2738       }
2739     }
2740   }
2741
2742   return Changed ? &I : 0;
2743 }
2744
2745 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2746 /// instruction.
2747 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2748   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2749   
2750   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2751   int NonNullOperand = -1;
2752   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2753     if (ST->isNullValue())
2754       NonNullOperand = 2;
2755   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2756   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2757     if (ST->isNullValue())
2758       NonNullOperand = 1;
2759   
2760   if (NonNullOperand == -1)
2761     return false;
2762   
2763   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2764   
2765   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2766   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2767   
2768   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2769   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2770   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2771   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2772   // propagate a known value of the condition into its other users.
2773   
2774   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2775   // early exit.
2776   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2777     return true;
2778   
2779   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2780   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2781   
2782   while (BBI != BBFront) {
2783     --BBI;
2784     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2785     // information from below it cannot be propagated above it.
2786     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2787       break;
2788     
2789     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2790     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2791          I != E; ++I) {
2792       if (*I == SI) {
2793         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2794         AddToWorkList(BBI);
2795       } else if (*I == SelectCond) {
2796         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2797                                    ConstantInt::getFalse();
2798         AddToWorkList(BBI);
2799       }
2800     }
2801     
2802     // If we past the instruction, quit looking for it.
2803     if (&*BBI == SI)
2804       SI = 0;
2805     if (&*BBI == SelectCond)
2806       SelectCond = 0;
2807     
2808     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2809     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2810       break;
2811     
2812   }
2813   return true;
2814 }
2815
2816
2817 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2818 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2819 /// used by the visitors to those instructions.
2820 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2821 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2822   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2823
2824   // undef / X -> 0        for integer.
2825   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2826   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2827     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2828       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2829     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2830   }
2831
2832   // X / undef -> undef
2833   if (isa<UndefValue>(Op1))
2834     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2835
2836   return 0;
2837 }
2838
2839 /// This function implements the transforms common to both integer division
2840 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2841 /// division instructions.
2842 /// @brief Common integer divide transforms
2843 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2844   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2845
2846   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2847   if (Op0 == Op1) {
2848     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2849       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2850       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2851       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2852     }
2853
2854     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2855     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2856   }
2857   
2858   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2859     return Common;
2860   
2861   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2862   // This does not apply for fdiv.
2863   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2864     return &I;
2865
2866   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2867     // div X, 1 == X
2868     if (RHS->equalsInt(1))
2869       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2870
2871     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2872     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2873       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2874         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2875           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2876             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2877           else 
2878             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2879                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2880         }
2881
2882     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2883       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2884         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2885           return R;
2886       if (isa<PHINode>(Op0))
2887         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2888           return NV;
2889     }
2890   }
2891
2892   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2893   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2894     if (LHS->equalsInt(0))
2895       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2896
2897   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2898   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2899     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2900
2901   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2902     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
2903       // div X, 1 == X
2904       if (X->isOne())
2905         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2906   }
2907
2908   return 0;
2909 }
2910
2911 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2912   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2913
2914   // Handle the integer div common cases
2915   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2916     return Common;
2917
2918   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2919     // X udiv C^2 -> X >> C
2920     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2921     // if so, convert to a right shift.
2922     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2923       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2924                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2925
2926     // X udiv C, where C >= signbit
2927     if (C->getValue().isNegative()) {
2928       Value *IC = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, C),
2929                                       I);
2930       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
2931                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2932     }
2933   }
2934
2935   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2936   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2937     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2938         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2939       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2940       if (C1.isPowerOf2()) {
2941         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2942         const Type *NTy = N->getType();
2943         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2944           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2945           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2946         }
2947         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2948       }
2949     }
2950   }
2951   
2952   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2953   // where C1&C2 are powers of two.
2954   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2955     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2956       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2957         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2958         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2959           // Compute the shift amounts
2960           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2961           // Construct the "on true" case of the select
2962           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2963           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2964                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2965           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2966   
2967           // Construct the "on false" case of the select
2968           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2969           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2970                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2971           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2972
2973           // construct the select instruction and return it.
2974           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2975         }
2976       }
2977   return 0;
2978 }
2979
2980 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2981   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2982
2983   // Handle the integer div common cases
2984   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2985     return Common;
2986
2987   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2988     // sdiv X, -1 == -X
2989     if (RHS->isAllOnesValue())
2990       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2991   }
2992
2993   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2994   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2995   if (I.getType()->isInteger()) {
2996     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2997     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2998       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2999       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3000     }
3001   }      
3002   
3003   return 0;
3004 }
3005
3006 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3007   return commonDivTransforms(I);
3008 }
3009
3010 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3011 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3012 /// is used by the visitors to those instructions.
3013 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3014 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3015   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3016
3017   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3018     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3019       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3020     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3021   }
3022   if (isa<UndefValue>(Op1))
3023     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3024
3025   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3026   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3027     return &I;
3028
3029   return 0;
3030 }
3031
3032 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3033 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3034 /// remainder instructions.
3035 /// @brief Common integer remainder transforms
3036 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3037   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3038
3039   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3040     return common;
3041
3042   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3043   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3044     if (LHS->isNullValue())
3045       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3046
3047   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3048     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3049     if (RHS->equalsInt(0))
3050       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3051     
3052     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3053       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3054
3055     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3056       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3057         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3058           return R;
3059       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3060         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3061           return NV;
3062       }
3063
3064       // See if we can fold away this rem instruction.
3065       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3066         return &I;
3067     }
3068   }
3069
3070   return 0;
3071 }
3072
3073 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3074   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3075
3076   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3077     return common;
3078   
3079   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3080     // X urem C^2 -> X and C
3081     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3082     // if so, convert to a bitwise and.
3083     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3084       if (C->getValue().isPowerOf2())
3085         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3086   }
3087
3088   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3089     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3090     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3091         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3092       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3093         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3094         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3095                                                                    "tmp"), I);
3096         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3097       }
3098     }
3099   }
3100
3101   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3102   // where C1&C2 are powers of two.
3103   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3104     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3105       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3106         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3107         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3108             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3109           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3110             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3111           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3112             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3113           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3114         }
3115       }
3116   }
3117   
3118   return 0;
3119 }
3120
3121 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3122   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3123
3124   // Handle the integer rem common cases
3125   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3126     return common;
3127   
3128   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3129     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3130         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3131          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3132       // X % -Y -> X % Y
3133       AddUsesToWorkList(I);
3134       I.setOperand(1, RHSNeg);
3135       return &I;
3136     }
3137
3138   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3139   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3140   if (I.getType()->isInteger()) {
3141     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3142     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3143       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3144       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3145     }
3146   }
3147
3148   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
3149   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3150     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
3151
3152     bool hasNegative = false;
3153     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
3154       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
3155         if (RHS->getValue().isNegative())
3156           hasNegative = true;
3157
3158     if (hasNegative) {
3159       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
3160       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
3161         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
3162           if (RHS->getValue().isNegative())
3163             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
3164           else
3165             Elts[i] = RHS;
3166         }
3167       }
3168
3169       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
3170       if (NewRHSV != RHSV) {
3171         AddUsesToWorkList(I);
3172         I.setOperand(1, NewRHSV);
3173         return &I;
3174       }
3175     }
3176   }
3177
3178   return 0;
3179 }
3180
3181 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3182   return commonRemTransforms(I);
3183 }
3184
3185 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3186 // constant.
3187 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3188   return CI->getValue().isPowerOf2();
3189 }
3190
3191 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3192 // This is the same as lowones(~X).
3193 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3194   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3195 }
3196
3197 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3198 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3199 ///
3200 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3201 ///
3202 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3203 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3204 ///
3205 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3206 ///   0  A > B
3207 ///   1  A == B
3208 ///   2  A < B
3209 ///
3210 /// <=>  Value  Definition
3211 /// 000     0   Always false
3212 /// 001     1   A >  B
3213 /// 010     2   A == B
3214 /// 011     3   A >= B
3215 /// 100     4   A <  B
3216 /// 101     5   A != B
3217 /// 110     6   A <= B
3218 /// 111     7   Always true
3219 ///  
3220 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3221   switch (ICI->getPredicate()) {
3222     // False -> 0
3223   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3224   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3225   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3226   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3227   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3228   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3229   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3230   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3231   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3232   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3233     // True -> 7
3234   default:
3235     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3236     return 0;
3237   }
3238 }
3239
3240 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3241 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3242 /// predicate by reference.
3243 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3244   isOrdered = false;
3245   switch (CC) {
3246   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3247   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3248   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3249   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3250   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3251   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3252   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3253   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3254   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3255   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3256   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3257   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3258   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3259   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3260     // True -> 7
3261   default:
3262     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3263     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3264     return 0;
3265   }
3266 }
3267
3268 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3269 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3270 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3271 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3272 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3273   switch (code) {
3274   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3275   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3276   case  1: 
3277     if (sign)
3278       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3279     else
3280       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3281   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3282   case  3: 
3283     if (sign)
3284       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3285     else
3286       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3287   case  4: 
3288     if (sign)
3289       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3290     else
3291       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3292   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3293   case  6: 
3294     if (sign)
3295       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3296     else
3297       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3298   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3299   }
3300 }
3301
3302 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3303 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3304 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3305 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3306                            Value *LHS, Value *RHS) {
3307   switch (code) {
3308   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3309   case  0:
3310     if (isordered)
3311       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3312     else
3313       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3314   case  1: 
3315     if (isordered)
3316       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3317     else
3318       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3319   case  2: 
3320     if (isordered)
3321       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3322     else
3323       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3324   case  3: 
3325     if (isordered)
3326       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3327     else
3328       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3329   case  4: 
3330     if (isordered)
3331       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3332     else
3333       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3334   case  5: 
3335     if (isordered)
3336       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3337     else
3338       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3339   case  6: 
3340     if (isordered)
3341       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3342     else
3343       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3344   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3345   }
3346 }
3347
3348 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3349 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3350 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3351   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3352          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3353          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3354 }
3355
3356 namespace { 
3357 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3358 struct FoldICmpLogical {
3359   InstCombiner &IC;
3360   Value *LHS, *RHS;
3361   ICmpInst::Predicate pred;
3362   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3363     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3364       pred(ICI->getPredicate()) {}
3365   bool shouldApply(Value *V) const {
3366     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3367       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3368         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3369                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3370     return false;
3371   }
3372   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3373     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3374     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3375       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3376       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3377     }
3378
3379     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3380     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3381     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3382     unsigned Code;
3383     switch (Log.getOpcode()) {
3384     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3385     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3386     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3387     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3388     }
3389
3390     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3391                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3392       
3393     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3394     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3395       return I;
3396     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3397     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3398   }
3399 };
3400 } // end anonymous namespace
3401
3402 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3403 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3404 // guaranteed to be a binary operator.
3405 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3406                                     ConstantInt *OpRHS,
3407                                     ConstantInt *AndRHS,
3408                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3409   Value *X = Op->getOperand(0);
3410   Constant *Together = 0;
3411   if (!Op->isShift())
3412     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3413
3414   switch (Op->getOpcode()) {
3415   case Instruction::Xor:
3416     if (Op->hasOneUse()) {
3417       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3418       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3419       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3420       And->takeName(Op);
3421       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3422     }
3423     break;
3424   case Instruction::Or:
3425     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3426       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3427
3428     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3429       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3430       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3431       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3432       Or->takeName(Op);
3433       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3434     }
3435     break;
3436   case Instruction::Add:
3437     if (Op->hasOneUse()) {
3438       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3439       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3440       // single bit constant.
3441       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3442
3443       // If there is only one bit set...
3444       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3445         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3446         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3447         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3448         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3449
3450         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3451         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3452           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3453           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3454           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3455           // no effect.
3456           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3457             TheAnd.setOperand(0, X);
3458             return &TheAnd;
3459           } else {
3460             // Pull the XOR out of the AND.
3461             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3462             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3463             NewAnd->takeName(Op);
3464             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3465           }
3466         }
3467       }
3468     }
3469     break;
3470
3471   case Instruction::Shl: {
3472     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3473     // the anded constant includes them, clear them now!
3474     //
3475     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3476     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3477     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3478     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3479
3480     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3481     // Masking out bits that the shift already masks
3482       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3483     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3484       TheAnd.setOperand(1, CI);
3485       return &TheAnd;
3486     }
3487     break;
3488   }
3489   case Instruction::LShr:
3490   {
3491     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3492     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3493     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3494     //
3495     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3496     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3497     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3498     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3499
3500     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3501     // Masking out bits that the shift already masks.
3502       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3503     } else if (CI != AndRHS) {
3504       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3505       return &TheAnd;
3506     }
3507     break;
3508   }
3509   case Instruction::AShr:
3510     // Signed shr.
3511     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3512     // with an and.
3513     if (Op->hasOneUse()) {
3514       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3515       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3516       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3517       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3518       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3519         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3520         // Make the argument unsigned.
3521         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3522         ShVal = InsertNewInstBefore(
3523             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3524                                    Op->getName()), TheAnd);
3525         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3526       }
3527     }
3528     break;
3529   }
3530   return 0;
3531 }
3532
3533
3534 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3535 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3536 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3537 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3538 /// insert new instructions.
3539 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3540                                            bool isSigned, bool Inside, 
3541                                            Instruction &IB) {
3542   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3543             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3544          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3545     
3546   if (Inside) {
3547     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3548       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3549
3550     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3551     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3552       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3553         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3554       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3555     }
3556
3557     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3558     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3559     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3560     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3561     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3562     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3563   }
3564
3565   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3566     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3567
3568   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3569   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3570   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3571     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3572         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3573     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3574   }
3575
3576   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3577   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3578   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3579   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3580   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3581   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3582   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3583 }
3584
3585 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3586 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3587 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3588 // not, since all 1s are not contiguous.
3589 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3590   const APInt& V = Val->getValue();
3591   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3592   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3593
3594   // look for the first zero bit after the run of ones
3595   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3596   // look for the first non-zero bit
3597   ME = V.getActiveBits(); 
3598   return true;
3599 }
3600
3601 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3602 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3603 /// the following xforms:
3604 /// 
3605 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3606 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3607 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3608 ///
3609 /// return (A +/- B).
3610 ///
3611 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3612                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3613                                         Instruction &I) {
3614   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3615   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3616       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3617
3618   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3619
3620   switch (LHSI->getOpcode()) {
3621   default: return 0;
3622   case Instruction::And:
3623     if (And(N, Mask) == Mask) {
3624       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3625       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3626            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3627           Mask->getValue().getBitWidth())
3628         break;
3629
3630       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3631       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3632       // is all N is, ignore it.
3633       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3634       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3635         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3636         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3637         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3638           break;
3639       }
3640     }
3641     return 0;
3642   case Instruction::Or:
3643   case Instruction::Xor:
3644     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3645     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3646          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3647         && And(N, Mask)->isZero())
3648       break;
3649     return 0;
3650   }
3651   
3652   Instruction *New;
3653   if (isSub)
3654     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3655   else
3656     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3657   return InsertNewInstBefore(New, I);
3658 }
3659
3660 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3661 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3662                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3663   Value *Val, *Val2;
3664   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3665   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3666   
3667   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3668   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3669       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3670     return 0;
3671   
3672   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3673   // where C is a power of 2
3674   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3675       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3676     Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(Val, Val2);
3677     InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3678     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3679   }
3680   
3681   // From here on, we only handle:
3682   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3683   if (Val != Val2) return 0;
3684   
3685   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3686   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3687       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3688       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3689       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3690     return 0;
3691   
3692   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3693   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3694     return 0;
3695     
3696   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3697   bool ShouldSwap;
3698   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3699       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3700        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3701     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3702   else
3703     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3704     
3705   if (ShouldSwap) {
3706     std::swap(LHS, RHS);
3707     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3708     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3709   }
3710
3711   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3712   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3713   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3714   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3715   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3716   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3717   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3718
3719   switch (LHSCC) {
3720   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3721   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3722     switch (RHSCC) {
3723     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3724     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3725     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3726     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3727       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3728     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3729     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3730     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3731       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3732     }
3733   case ICmpInst::ICMP_NE:
3734     switch (RHSCC) {
3735     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3736     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3737       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3738         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3739       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3740     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3741       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3742         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3743       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3744     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3745     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3746     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3747       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3748     case ICmpInst::ICMP_NE:
3749       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3750         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3751         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3752                                                      Val->getName()+".off");
3753         InsertNewInstBefore(Add, I);
3754         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3755                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3756       }
3757       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3758     }
3759     break;
3760   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3761     switch (RHSCC) {
3762     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3763     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3764     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3765       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3766     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3767       break;
3768     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3769     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3770       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3771     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3772       break;
3773     }
3774     break;
3775   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3776     switch (RHSCC) {
3777     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3778     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3779     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3780       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3781     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3782       break;
3783     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3784     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3785       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3786     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3787       break;
3788     }
3789     break;
3790   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3791     switch (RHSCC) {
3792     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3793     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3794     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3795       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3796     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3797       break;
3798     case ICmpInst::ICMP_NE:
3799       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3800         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3801       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3802     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3803       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3804     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3805       break;
3806     }
3807     break;
3808   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3809     switch (RHSCC) {
3810     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3811     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3812     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3813       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3814     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3815       break;
3816     case ICmpInst::ICMP_NE:
3817       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3818         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3819       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3820     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3821       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3822     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3823       break;
3824     }
3825     break;
3826   }
3827  
3828   return 0;
3829 }
3830
3831
3832 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3833   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3834   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3835
3836   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3837     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3838
3839   // and X, X = X
3840   if (Op0 == Op1)
3841     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3842
3843   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3844   // purpose is to compute bits we don't care about.
3845   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3846     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3847       return &I;
3848   } else {
3849     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3850       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3851         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3852     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3853       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3854     }
3855   }
3856   
3857   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3858     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3859     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3860
3861     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3862     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3863       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3864       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3865       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3866       switch (Op0I->getOpcode()) {
3867       case Instruction::Xor:
3868       case Instruction::Or:
3869         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3870         if (Op0I->hasOneUse()) {
3871           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3872             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3873             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3874                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3875             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3876             return BinaryOperator::Create(
3877                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3878           }
3879           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3880               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3881             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3882             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3883                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3884             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3885             return BinaryOperator::Create(
3886                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3887           }
3888         }
3889
3890         break;
3891       case Instruction::Add:
3892         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3893         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3894         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3895         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3896           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3897         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3898           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3899         break;
3900
3901       case Instruction::Sub:
3902         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3903         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3904         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3905         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3906           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3907
3908         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3909         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3910         if (Op0I->hasOneUse()) {
3911           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3912           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3913           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3914
3915           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3916           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3917               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3918             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3919             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3920             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3921           }
3922         }
3923         break;
3924
3925       case Instruction::Shl:
3926       case Instruction::LShr:
3927         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3928         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3929         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3930           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3931                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3932           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3933           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3934         }
3935         break;
3936       }
3937
3938       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3939         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3940           return Res;
3941     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3942       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3943       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3944       // frequently occurs for bitfield accesses.
3945       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3946         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3947             CastOp->getNumOperands() == 2)
3948           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3949             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3950               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3951               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3952               // This will fold the two constants together, which may allow 
3953               // other simplifications.
3954               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3955                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3956                 CastOp->getName()+".shrunk");
3957               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3958               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3959               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3960               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3961               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3962             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3963               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3964               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3965               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3966               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3967                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3968             }
3969           }
3970       }
3971     }
3972
3973     // Try to fold constant and into select arguments.
3974     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3975       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3976         return R;
3977     if (isa<PHINode>(Op0))
3978       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3979         return NV;
3980   }
3981
3982   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3983   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3984
3985   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3986     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3987
3988   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3989   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3990     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3991                                                I.getName()+".demorgan");
3992     InsertNewInstBefore(Or, I);
3993     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3994   }
3995   
3996   {
3997     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3998     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3999       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
4000         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4001     
4002       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
4003       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4004         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4005           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4006       }
4007     }
4008     
4009     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4010       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
4011         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4012
4013       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
4014       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4015         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4016           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4017       }
4018     }
4019     
4020     if (Op0->hasOneUse() &&
4021         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4022       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4023         I.swapOperands();     // Simplify below
4024         std::swap(Op0, Op1);
4025       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4026         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4027         I.swapOperands();     // Simplify below
4028         std::swap(Op0, Op1);
4029       }
4030     }
4031
4032     if (Op1->hasOneUse() &&
4033         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4034       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4035         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4036         std::swap(A, B);
4037       }
4038       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
4039         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
4040         InsertNewInstBefore(NotB, I);
4041         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4042       }
4043     }
4044
4045     // (A&((~A)|B)) -> A&B
4046     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
4047         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
4048       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
4049     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
4050         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
4051       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
4052   }
4053   
4054   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4055     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4056     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4057       return R;
4058
4059     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4060       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
4061         return Res;
4062   }
4063
4064   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4065   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4066     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4067       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4068         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4069         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4070             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4071             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4072                               I.getType(), TD) &&
4073             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4074                               I.getType(), TD)) {
4075           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4076                                                          Op1C->getOperand(0),
4077                                                          I.getName());
4078           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4079           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4080         }
4081       }
4082     
4083   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4084   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4085     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4086       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4087           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4088           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4089         Instruction *NewOp =
4090           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4091                                                         SI1->getOperand(0),
4092                                                         SI0->getName()), I);
4093         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4094                                       SI1->getOperand(1));
4095       }
4096   }
4097
4098   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4099   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4100     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4101       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4102           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4103         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4104         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4105           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4106             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4107             // false.
4108             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4109               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4110             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4111                                 RHS->getOperand(0));
4112           }
4113       } else {
4114         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4115         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4116         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4117             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4118           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4119             // Swap RHS operands to match LHS.
4120             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4121             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4122           }
4123           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4124             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4125             if (Op0CC == Op1CC)
4126               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4127             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4128                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4129               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4130             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4131               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4132             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4133               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4134             bool Op0Ordered;
4135             bool Op1Ordered;
4136             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4137             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4138             if (Op1Pred == 0) {
4139               std::swap(Op0, Op1);
4140               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4141               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4142             }
4143             if (Op0Pred == 0) {
4144               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4145               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4146               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4147                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4148               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4149               // uno && ord -> false
4150               if (!Op0Ordered)
4151                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4152               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4153               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4154                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4155             }
4156           }
4157         }
4158       }
4159     }
4160   }
4161
4162   return Changed ? &I : 0;
4163 }
4164
4165 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4166 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4167 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4168 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4169 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4170 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4171 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4172 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4173 /// match.
4174 ///
4175 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4176 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4177 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4178 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4179 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4180 /// byte of ByteValues is actually being set.
4181 ///
4182 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4183 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4184 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4185 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4186 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4187 ///
4188 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4189                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4190   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4191     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4192     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4193       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4194                                ByteValues) ||
4195              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4196                                ByteValues);
4197     }
4198   
4199     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4200     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4201     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4202       unsigned ShAmt = 
4203         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4204       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4205       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4206         return true;
4207
4208       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4209       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4210         // X << 2 -> collect(X, +2)
4211         OverallLeftShift += ByteShift;
4212         ByteMask >>= ByteShift;
4213       } else {
4214         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4215         OverallLeftShift -= ByteShift;
4216         ByteMask <<= ByteShift;
4217         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4218       }
4219
4220       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4221       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4222
4223       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4224                                ByteValues);
4225     }
4226
4227     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4228     // corresponding bytes in ByteMask.
4229     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4230         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4231       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4232       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4233       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4234       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4235       
4236       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4237         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4238         // the and mask is.
4239         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4240           continue;
4241         
4242         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4243         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4244         if (MaskB == 0) {
4245           ByteMask &= ~(1U << i);
4246           continue;
4247         }
4248         
4249         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4250         if (MaskB != Byte)
4251           return true;
4252
4253         // Otherwise, this byte is kept.
4254       }
4255
4256       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4257                                ByteValues);
4258     }
4259   }
4260   
4261   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4262   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4263   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4264   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4265   // their ultimate destination.
4266   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4267   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4268   
4269   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4270   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4271   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4272   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4273   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4274   // low part, it must be shifted left.
4275   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4276   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4277     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4278       return true;
4279   } else {
4280     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4281       return true;
4282   }
4283   
4284   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4285   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4286   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4287     return true;
4288   ByteValues[DestByteNo] = V;
4289   return false;
4290 }
4291
4292 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4293 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4294 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4295   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4296   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4297       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4298       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4299     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4300   
4301   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4302   /// defines each byte.
4303   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4304   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4305     
4306   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4307   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4308   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4309     return 0;
4310   
4311   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4312   Value *V = ByteValues[0];
4313   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4314   
4315   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4316   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4317     if (ByteValues[i] != V)
4318       return 0;
4319   const Type *Tys[] = { ITy };
4320   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4321   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4322   return CallInst::Create(F, V);
4323 }
4324
4325 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4326 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4327 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4328 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4329                                          Value *C, Value *D) {
4330   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4331   Value *Cond = 0;
4332   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
4333     return 0;
4334
4335   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4336   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4337     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4338   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4339     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4340   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4341   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4342     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4343   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4344     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4345   return 0;
4346 }
4347
4348 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4349 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4350                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4351   Value *Val, *Val2;
4352   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4353   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4354   
4355   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4356   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4357       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4358     return 0;
4359   
4360   // From here on, we only handle:
4361   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4362   if (Val != Val2) return 0;
4363   
4364   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4365   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4366       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4367       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4368       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4369     return 0;
4370   
4371   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4372   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4373     return 0;
4374   
4375   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4376   bool ShouldSwap;
4377   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4378       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4379        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4380     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4381   else
4382     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4383   
4384   if (ShouldSwap) {
4385     std::swap(LHS, RHS);
4386     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4387     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4388   }
4389   
4390   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4391   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4392   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4393   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4394   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4395   // equal.
4396   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4397
4398   switch (LHSCC) {
4399   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4400   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4401     switch (RHSCC) {
4402     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4403     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4404       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4405         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4406         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4407                                                      Val->getName()+".off");
4408         InsertNewInstBefore(Add, I);
4409         AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4410         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4411       }
4412       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4413     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4414     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4415       break;
4416     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4417     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4418     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4419       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4420     }
4421     break;
4422   case ICmpInst::ICMP_NE:
4423     switch (RHSCC) {
4424     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4425     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4426     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4427     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4428       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4429     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4430     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4431     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4432       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4433     }
4434     break;
4435   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4436     switch (RHSCC) {
4437     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4438     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4439       break;
4440     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4441       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4442       // this can cause overflow.
4443       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4444         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4445       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4446     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4447       break;
4448     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4449     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4450       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4451     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4452       break;
4453     }
4454     break;
4455   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4456     switch (RHSCC) {
4457     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4458     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4459       break;
4460     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4461       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4462       // this can cause overflow.
4463       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4464         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4465       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4466     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4467       break;
4468     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4469     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4470       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4471     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4472       break;
4473     }
4474     break;
4475   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4476     switch (RHSCC) {
4477     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4478     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4479     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4480       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4481     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4482       break;
4483     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4484     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4485       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4486     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4487       break;
4488     }
4489     break;
4490   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4491     switch (RHSCC) {
4492     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4493     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4494     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4495       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4496     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4497       break;
4498     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4499     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4500       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4501     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4502       break;
4503     }
4504     break;
4505   }
4506   return 0;
4507 }
4508
4509 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
4510 ///
4511 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
4512 ///
4513 /// into:
4514 /// 
4515 ///     (A & C1) | B
4516 ///
4517 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
4518 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
4519                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
4520   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4521   if (!CI1) return 0;
4522
4523   Value *V1 = 0;
4524   ConstantInt *CI2 = 0;
4525   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
4526
4527   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
4528   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
4529
4530   if (V1 == A || V1 == B) {
4531     Instruction *NewOp =
4532       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1), I);
4533     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
4534   }
4535
4536   return 0;
4537 }
4538
4539 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4540   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4541   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4542
4543   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4544     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4545
4546   // or X, X = X
4547   if (Op0 == Op1)
4548     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4549
4550   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4551   // purpose is to compute bits we don't care about.
4552   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4553     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4554       return &I;
4555   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4556     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4557   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4558     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4559       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4560   }
4561     
4562
4563   
4564   // or X, -1 == -1
4565   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4566     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4567     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4568     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4569       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4570       InsertNewInstBefore(Or, I);
4571       Or->takeName(Op0);
4572       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4573                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4574     }
4575
4576     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4577     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4578       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4579       InsertNewInstBefore(Or, I);
4580       Or->takeName(Op0);
4581       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4582                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4583     }
4584
4585     // Try to fold constant and into select arguments.
4586     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4587       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4588         return R;
4589     if (isa<PHINode>(Op0))
4590       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4591         return NV;
4592   }
4593
4594   Value *A = 0, *B = 0;
4595   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4596
4597   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4598     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4599       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4600   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4601     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4602       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4603
4604   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4605   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4606   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4607       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4608       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4609        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4610     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4611       return BSwap;
4612   }
4613   
4614   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4615   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4616       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4617     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4618     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4619     NOr->takeName(Op0);
4620     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4621   }
4622
4623   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4624   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4625       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4626     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4627     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4628     NOr->takeName(Op0);
4629     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4630   }
4631
4632   // (A & C)|(B & D)
4633   Value *C = 0, *D = 0;
4634   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4635       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4636     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4637     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4638     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4639     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4640       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4641       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4642       // replace with V+N.
4643       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4644         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4645             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4646           // Add commutes, try both ways.
4647           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4648             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4649           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4650             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4651         }
4652         // Or commutes, try both ways.
4653         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4654             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4655           // Add commutes, try both ways.
4656           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4657             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4658           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4659             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4660         }
4661       }
4662       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4663     }
4664     
4665     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4666     // terms for V1 & (V2|V3).
4667     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4668       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4669         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4670       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4671         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4672       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4673         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4674       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4675         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4676       
4677       if (V1) {
4678         Value *Or =
4679           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4680         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4681       }
4682     }
4683
4684     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4685     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4686       return Match;
4687     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4688       return Match;
4689     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4690       return Match;
4691     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4692       return Match;
4693
4694     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
4695     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
4696          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
4697       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
4698     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
4699     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
4700          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
4701       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
4702     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
4703     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
4704          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
4705       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4706     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
4707     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
4708          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
4709       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
4710   }
4711   
4712   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4713   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4714     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4715       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4716           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4717           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4718         Instruction *NewOp =
4719         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4720                                                      SI1->getOperand(0),
4721                                                      SI0->getName()), I);
4722         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4723                                       SI1->getOperand(1));
4724       }
4725   }
4726
4727   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
4728   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4729       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4730     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
4731     if (Ret) return Ret;
4732   }
4733   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
4734   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4735       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4736     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
4737     if (Ret) return Ret;
4738   }
4739
4740   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4741     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4742       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4743   } else {
4744     A = 0;
4745   }
4746   // Note, A is still live here!
4747   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4748     if (Op0 == B)
4749       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4750
4751     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4752     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4753       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4754                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4755       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4756     }
4757   }
4758
4759   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4760   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4761     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4762       return R;
4763
4764     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4765       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4766         return Res;
4767   }
4768     
4769   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4770   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4771     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4772       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4773         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4774             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4775           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4776           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4777               // Only do this if the casts both really cause code to be
4778               // generated.
4779               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4780                                 I.getType(), TD) &&
4781               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4782                                 I.getType(), TD)) {
4783             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4784                                                           Op1C->getOperand(0),
4785                                                           I.getName());
4786             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4787             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4788           }
4789         }
4790       }
4791   }
4792   
4793     
4794   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4795   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4796     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4797       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4798           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4799           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4800         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4801           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4802             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4803             // true.
4804             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4805               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4806             
4807             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4808             // rest.
4809             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4810                                 RHS->getOperand(0));
4811           }
4812       } else {
4813         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4814         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4815         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4816             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4817           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4818             // Swap RHS operands to match LHS.
4819             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4820             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4821           }
4822           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4823             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4824             if (Op0CC == Op1CC)
4825               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4826             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4827                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4828               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4829             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4830               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4831             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4832               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4833             bool Op0Ordered;
4834             bool Op1Ordered;
4835             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4836             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4837             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4838               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4839               // or'ed predicates.
4840               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4841                                        Op0LHS, Op0RHS);
4842               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4843                 return I;
4844               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4845               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4846             }
4847           }
4848         }
4849       }
4850     }
4851   }
4852
4853   return Changed ? &I : 0;
4854 }
4855
4856 namespace {
4857
4858 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4859 struct XorSelf {
4860   Value *RHS;
4861   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4862   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4863   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4864     return &Xor;
4865   }
4866 };
4867
4868 }
4869
4870 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4871   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4872   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4873
4874   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4875     if (isa<UndefValue>(Op0))
4876       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4877       // idiom (misuse).
4878       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4879     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4880   }
4881
4882   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4883   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4884     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4885     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4886   }
4887   
4888   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4889   // purpose is to compute bits we don't care about.
4890   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4891     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4892       return &I;
4893   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4894     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4895   }
4896
4897   // Is this a ~ operation?
4898   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4899     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4900     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4901     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4902       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4903           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4904         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4905         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4906           Instruction *NotY =
4907             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4908                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4909           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4910           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4911             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4912           else
4913             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4914         }
4915       }
4916     }
4917   }
4918   
4919   
4920   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4921     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4922       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4923       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4924         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4925                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4926
4927       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4928         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4929                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4930     }
4931
4932     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4933     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4934       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4935         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4936           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4937           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4938             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4939                                              Op0C->getDestTy())) {
4940               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4941                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4942                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4943               NewCI->takeName(CI);
4944               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4945             }
4946           }
4947         }
4948       }
4949     }
4950
4951     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4952       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4953       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4954         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4955           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4956           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4957                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4958           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4959         }
4960           
4961       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4962         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4963           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4964           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4965             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4966             return BinaryOperator::CreateSub(
4967                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4968                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4969                                           Op0I->getOperand(0));
4970           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4971             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4972             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4973             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4974
4975           }
4976         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4977           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4978           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4979             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4980             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4981             // NewRHS.
4982             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4983             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4984                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4985             AddToWorkList(Op0I);
4986             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4987             I.setOperand(1, NewRHS);
4988             return &I;
4989           }
4990         }
4991       }
4992     }
4993
4994     // Try to fold constant and into select arguments.
4995     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4996       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4997         return R;
4998     if (isa<PHINode>(Op0))
4999       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5000         return NV;
5001   }
5002
5003   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
5004     if (X == Op1)
5005       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5006
5007   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
5008     if (X == Op0)
5009       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5010
5011   
5012   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
5013   if (Op1I) {
5014     Value *A, *B;
5015     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5016       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
5017         Op1I->swapOperands();
5018         I.swapOperands();
5019         std::swap(Op0, Op1);
5020       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
5021         I.swapOperands();     // Simplified below.
5022         std::swap(Op0, Op1);
5023       }
5024     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
5025       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
5026     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
5027       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
5028     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
5029       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
5030         Op1I->swapOperands();
5031         std::swap(A, B);
5032       }
5033       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
5034         I.swapOperands();     // Simplified below.
5035         std::swap(Op0, Op1);
5036       }
5037     }
5038   }
5039   
5040   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5041   if (Op0I) {
5042     Value *A, *B;
5043     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
5044       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
5045         std::swap(A, B);
5046       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
5047         Instruction *NotB =
5048           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
5049         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
5050       }
5051     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
5052       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
5053     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
5054       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
5055     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
5056       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5057         std::swap(A, B);
5058       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5059           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5060         Instruction *N =
5061           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
5062         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
5063       }
5064     }
5065   }
5066   
5067   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5068   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5069       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5070       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5071       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5072     Instruction *NewOp =
5073       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
5074                                                     Op1I->getOperand(0),
5075                                                     Op0I->getName()), I);
5076     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5077                                   Op1I->getOperand(1));
5078   }
5079     
5080   if (Op0I && Op1I) {
5081     Value *A, *B, *C, *D;
5082     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5083     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5084         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5085       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5086         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5087     }
5088     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5089     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5090         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5091       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5092         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5093     }
5094     
5095     // (A & B)^(C & D)
5096     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5097         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5098         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5099       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5100       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5101       if (A == C)
5102         X = A, Y = B, Z = D;
5103       else if (A == D)
5104         X = A, Y = B, Z = C;
5105       else if (B == C)
5106         X = B, Y = A, Z = D;
5107       else if (B == D)
5108         X = B, Y = A, Z = C;
5109       
5110       if (X) {
5111         Instruction *NewOp =
5112         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
5113         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5114       }
5115     }
5116   }
5117     
5118   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5119   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5120     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5121       return R;
5122
5123   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5124   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5125     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5126       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5127         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5128         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5129             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5130             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5131                               I.getType(), TD) &&
5132             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5133                               I.getType(), TD)) {
5134           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5135                                                          Op1C->getOperand(0),
5136                                                          I.getName());
5137           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
5138           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5139         }
5140       }
5141   }
5142
5143   return Changed ? &I : 0;
5144 }
5145
5146 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5147 /// overflowed for this type.
5148 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5149                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5150   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5151
5152   if (IsSigned)
5153     if (In2->getValue().isNegative())
5154       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5155     else
5156       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5157   else
5158     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5159 }
5160
5161 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5162 /// overflowed for this type.
5163 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5164                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5165   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5166
5167   if (IsSigned)
5168     if (In2->getValue().isNegative())
5169       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5170     else
5171       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5172   else
5173     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5174 }
5175
5176 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5177 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5178 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5179 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5180   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5181   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5182   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5183   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5184
5185   // Build a mask for high order bits.
5186   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5187   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5188
5189   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5190        ++i, ++GTI) {
5191     Value *Op = *i;
5192     uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5193     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5194       if (OpC->isZero()) continue;
5195       
5196       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5197       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5198         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5199         
5200         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5201           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5202         else
5203           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5204                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5205                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5206                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5207         continue;
5208       }
5209       
5210       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5211       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5212       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5213       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5214         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5215       else {
5216         // Emit an add instruction.
5217         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5218            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5219                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5220       }
5221       continue;
5222     }
5223     // Convert to correct type.
5224     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5225       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5226         Op = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true);
5227       else
5228         Op = IC.InsertNewInstBefore(CastInst::CreateIntegerCast(Op, IntPtrTy,
5229                                                                 true,
5230                                                       Op->getName()+".c"), I);
5231     }
5232     if (Size != 1) {
5233       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5234       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5235         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5236       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5237         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5238                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5239     }
5240
5241     // Emit an add instruction.
5242     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5243       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5244                                     cast<Constant>(Result));
5245     else
5246       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5247                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5248   }
5249   return Result;
5250 }
5251
5252
5253 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5254 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5255 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5256 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5257 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5258 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5259 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5260 ///
5261 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5262 /// 
5263 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5264                                           InstCombiner &IC) {
5265   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5266   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5267
5268   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5269   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5270   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5271   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5272   // because the expression will cross zero at the same point.
5273   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5274   int64_t Offset = 0;
5275   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5276     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5277       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5278       if (CI->isZero()) continue;
5279
5280       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5281       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5282         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5283       } else {
5284         uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5285         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5286       }
5287     } else {
5288       // Found our variable index.
5289       break;
5290     }
5291   }
5292   
5293   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5294   // evaluate it the general way.
5295   if (i == e) return 0;
5296   
5297   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5298   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5299   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5300   uint64_t VariableScale = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5301   
5302   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5303   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5304     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5305     if (!CI) return 0;
5306    
5307     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5308     if (CI->isZero()) continue;
5309     
5310     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5311     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5312       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5313     } else {
5314       uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5315       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5316     }
5317   }
5318   
5319   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5320   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5321   // the index.
5322   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5323   if (Offset == 0) {
5324     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5325     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5326     // computation crosses zero.
5327     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5328       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5329                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5330     return VariableIdx;
5331   }
5332   
5333   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5334   // the pointer size, so get it.
5335   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5336   
5337   Offset &= PtrSizeMask;
5338   VariableScale &= PtrSizeMask;
5339
5340   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5341   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5342   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5343   // multiple of the variable scale.
5344   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5345   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5346     return 0;
5347
5348   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5349   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5350   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5351     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5352                                               true /*SExt*/, 
5353                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5354   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5355   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5356 }
5357
5358
5359 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5360 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5361 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5362                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5363                                        Instruction &I) {
5364   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5365
5366   // Look through bitcasts.
5367   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5368     RHS = BCI->getOperand(0);
5369
5370   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5371   if (PtrBase == RHS) {
5372     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5373     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5374     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5375     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5376     
5377     // If not, synthesize the offset the hard way.
5378     if (Offset == 0)
5379       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5380     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5381                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5382   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5383     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5384     // compare the base pointer.
5385     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5386       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5387       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5388                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5389       if (IndicesTheSame)
5390         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5391           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5392             IndicesTheSame = false;
5393             break;
5394           }
5395
5396       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5397       if (IndicesTheSame)
5398         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5399                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5400
5401       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5402       // different, bail out.
5403       return 0;
5404     }
5405
5406     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5407     bool AllZeros = true;
5408     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5409       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5410           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5411         AllZeros = false;
5412         break;
5413       }
5414     if (AllZeros)
5415       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5416                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5417
5418     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5419     AllZeros = true;
5420     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5421       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5422           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5423         AllZeros = false;
5424         break;
5425       }
5426     if (AllZeros)
5427       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5428
5429     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5430       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5431       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5432       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5433       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5434         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5435           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5436                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5437             // Irreconcilable differences.
5438             NumDifferences = 2;
5439             break;
5440           } else {
5441             if (NumDifferences++) break;
5442             DiffOperand = i;
5443           }
5444         }
5445
5446       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5447         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5448                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5449                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5450
5451       else if (NumDifferences == 1) {
5452         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5453         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5454         // Make sure we do a signed comparison here.
5455         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5456       }
5457     }
5458
5459     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5460     // the result to fold to a constant!
5461     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5462         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5463       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5464       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5465       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5466       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5467     }
5468   }
5469   return 0;
5470 }
5471
5472 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5473 ///
5474 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5475                                                 Instruction *LHSI,
5476                                                 Constant *RHSC) {
5477   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5478   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5479   
5480   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5481   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5482   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5483   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5484   
5485   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5486   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5487   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5488   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5489   
5490   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5491   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5492   if (LHSUnsigned)
5493     ++InputSize;
5494   
5495   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5496   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5497     return 0;
5498   
5499   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5500   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5501   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5502   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5503   
5504   ICmpInst::Predicate Pred;
5505   switch (I.getPredicate()) {
5506   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5507   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5508   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5509     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5510     break;
5511   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5512   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5513     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5514     break;
5515   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5516   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5517     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5518     break;
5519   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5520   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5521     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5522     break;
5523   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5524   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5525     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5526     break;
5527   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5528   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5529     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5530     break;
5531   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5532     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5533   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5534     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5535   }
5536   
5537   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5538   
5539   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5540   
5541   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5542   // comparing an i8 to 300.0.
5543   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5544   
5545   if (!LHSUnsigned) {
5546     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5547     // and large values.
5548     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5549     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5550                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5551     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5552       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5553           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5554         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5555       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5556     }
5557   } else {
5558     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5559     // +INF and large values.
5560     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5561     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5562                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5563     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5564       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5565           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5566         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5567       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5568     }
5569   }
5570   
5571   if (!LHSUnsigned) {
5572     // See if the RHS value is < SignedMin.
5573     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5574     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5575                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5576     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5577       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5578           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5579         return ReplaceInstUsesWith(I,ConstantInt::getTrue());
5580       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5581     }
5582   }
5583
5584   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5585   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5586   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5587   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5588   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5589   if (!RHS.isZero() &&
5590       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5591     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5592     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5593     // at this point.
5594     switch (Pred) {
5595     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5596     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5597       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5598     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5599       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5600     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5601       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5602       // (float)int <= -4.4  --> false
5603       if (RHS.isNegative())
5604         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5605       break;
5606     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5607       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5608       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5609       if (RHS.isNegative())
5610         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5611       break;
5612     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5613       // (float)int < -4.4   --> false
5614       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5615       if (RHS.isNegative())
5616         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5617       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5618       break;
5619     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5620       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5621       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5622       if (!RHS.isNegative())
5623         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5624       break;
5625     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5626       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5627       // (float)int > -4.4   --> true
5628       if (RHS.isNegative())
5629         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5630       break;
5631     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5632       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5633       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5634       if (RHS.isNegative())
5635         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5636       break;
5637     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5638       // (float)int >= -4.4   --> true
5639       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5640       if (!RHS.isNegative())
5641         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5642       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5643       break;
5644     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5645       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5646       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5647       if (!RHS.isNegative())
5648         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5649       break;
5650     }
5651   }
5652
5653   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5654   // comparison.
5655   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5656 }
5657
5658 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5659   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5660   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5661
5662   // Fold trivial predicates.
5663   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5664     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5665   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5666     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5667   
5668   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5669   if (Op0 == Op1) {
5670     switch (I.getPredicate()) {
5671     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5672     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5673     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5674     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5675       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5676     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5677     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5678     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5679       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5680       
5681     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5682     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5683     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5684     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5685       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5686       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5687       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5688       return &I;
5689       
5690     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5691     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5692     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5693     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5694       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5695       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5696       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5697       return &I;
5698     }
5699   }
5700     
5701   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5702     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5703
5704   // Handle fcmp with constant RHS
5705   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5706     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5707     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5708       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5709         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5710           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5711         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5712                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5713         // True if unordered.
5714         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5715       }
5716     }
5717     
5718     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5719       switch (LHSI->getOpcode()) {
5720       case Instruction::PHI:
5721         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5722         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5723         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5724         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5725           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5726             return NV;
5727         break;
5728       case Instruction::SIToFP:
5729       case Instruction::UIToFP:
5730         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5731           return NV;
5732         break;
5733       case Instruction::Select:
5734         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5735         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5736         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5737         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5738         if (LHSI->hasOneUse()) {
5739           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5740             // Fold the known value into the constant operand.
5741             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5742             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5743             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5744                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5745                                                       I.getName()), I);
5746           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5747             // Fold the known value into the constant operand.
5748             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5749             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5750             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5751                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5752                                                       I.getName()), I);
5753           }
5754         }
5755
5756         if (Op1)
5757           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5758         break;
5759       }
5760   }
5761
5762   return Changed ? &I : 0;
5763 }
5764
5765 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5766   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5767   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5768   const Type *Ty = Op0->getType();
5769
5770   // icmp X, X
5771   if (Op0 == Op1)
5772     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5773                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5774
5775   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5776     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5777   
5778   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5779   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5780   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5781        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5782       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5783        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5784     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5785                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5786
5787   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5788   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5789     switch (I.getPredicate()) {
5790     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5791     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5792       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5793       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5794       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5795     }
5796     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5797       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5798
5799     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5800       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5801       // FALL THROUGH
5802     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5803       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5804       InsertNewInstBefore(Not, I);
5805       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5806     }
5807     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5808       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5809       // FALL THROUGH
5810     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5811       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5812       InsertNewInstBefore(Not, I);
5813       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5814     }
5815     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5816       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5817       // FALL THROUGH
5818     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5819       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5820       InsertNewInstBefore(Not, I);
5821       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5822     }
5823     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5824       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5825       // FALL THROUGH
5826     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5827       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5828       InsertNewInstBefore(Not, I);
5829       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5830     }
5831     }
5832   }
5833
5834   // See if we are doing a comparison with a constant.
5835   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5836     Value *A = 0, *B = 0;
5837     
5838     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5839     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5840         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5841       // (icmp cond A B) if cond is equality
5842       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5843     }
5844     
5845     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5846     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5847     // them being folded in the code below.
5848     switch (I.getPredicate()) {
5849     default: break;
5850     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5851       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5852         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5853       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5854     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5855       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5856         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5857       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5858     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5859       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5860         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5861       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5862     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5863       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5864         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5865       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5866     }
5867     
5868     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5869     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5870     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5871     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5872     
5873     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5874     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5875     bool UnusedBit;
5876     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5877     
5878     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0), 
5879                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5880                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5881                              KnownZero, KnownOne, 0))
5882       return &I;
5883         
5884     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5885     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5886     // EQ and NE we use unsigned values.
5887     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5888     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5889       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5890     else
5891       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5892     
5893     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5894     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5895     // that code below can assume that Min != Max.
5896     if (Min == Max)
5897       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5898                                                           ConstantInt::get(Min),
5899                                                           CI));
5900     
5901     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5902     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5903     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5904     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5905     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5906     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5907       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5908         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5909       break;
5910     case ICmpInst::ICMP_NE:
5911       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5912         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5913       break;
5914     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5915       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5916         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5917       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5918         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5919       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5920         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5921       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5922         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5923         
5924       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5925       if (CI->isMinValue(true))
5926         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5927                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5928       break;
5929     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5930       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5931         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5932       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5933         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5934         
5935       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5936         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5937       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5938         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5939       
5940       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5941       if (CI->isMaxValue(true))
5942         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5943                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5944       break;
5945     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5946       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5947         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5948       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5949         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5950       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5951         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5952       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5953         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5954       break;
5955     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5956       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5957         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5958       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5959         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5960         
5961       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5962         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5963       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5964         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5965       break;
5966     }
5967   }
5968
5969   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5970   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5971   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5972   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5973   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5974   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5975   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5976   if (I.hasOneUse())
5977     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5978       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5979           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5980         return 0;
5981
5982   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5983   // can be folded into the comparison.
5984   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5985     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5986     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5987     // instruction can be folded into the icmp 
5988     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5989       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5990         return Res;
5991   }
5992
5993   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5994   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5995     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5996       switch (LHSI->getOpcode()) {
5997       case Instruction::GetElementPtr:
5998         if (RHSC->isNullValue()) {
5999           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
6000           bool isAllZeros = true;
6001           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
6002             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
6003                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
6004               isAllZeros = false;
6005               break;
6006             }
6007           if (isAllZeros)
6008             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6009                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
6010         }
6011         break;
6012
6013       case Instruction::PHI:
6014         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
6015         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
6016         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
6017         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
6018           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6019             return NV;
6020         break;
6021       case Instruction::Select: {
6022         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6023         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6024         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6025         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6026         if (LHSI->hasOneUse()) {
6027           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6028             // Fold the known value into the constant operand.
6029             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6030             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6031             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6032                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
6033                                                    I.getName()), I);
6034           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6035             // Fold the known value into the constant operand.
6036             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6037             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6038             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6039                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
6040                                                    I.getName()), I);
6041           }
6042         }
6043
6044         if (Op1)
6045           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6046         break;
6047       }
6048       case Instruction::Malloc:
6049         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6050         // can assume it is successful and remove the malloc.
6051         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6052           AddToWorkList(LHSI);
6053           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6054                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
6055         }
6056         break;
6057       }
6058   }
6059
6060   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6061   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
6062     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6063       return NI;
6064   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
6065     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6066                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6067       return NI;
6068
6069   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6070   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6071   // now.
6072   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6073     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6074         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6075       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6076       // operand, where it can often be eliminated completely.
6077       Op0 = CI->getOperand(0);
6078
6079       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6080       // so eliminate it as well.
6081       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6082         Op1 = CI2->getOperand(0);
6083
6084       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6085       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6086         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6087           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6088         } else {
6089           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6090           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
6091         }
6092       }
6093       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6094     }
6095   }
6096   
6097   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6098     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6099     // This comes up when you have code like
6100     //   int X = A < B;
6101     //   if (X) ...
6102     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6103     // with a constant or another cast from the same type.
6104     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6105       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6106         return R;
6107   }
6108   
6109   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6110   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6111     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6112       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6113           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1)) {
6114         switch (Op0I->getOpcode()) {
6115         default: break;
6116         case Instruction::Add:
6117         case Instruction::Sub:
6118         case Instruction::Xor:
6119           if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6120             return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6121                                 Op1I->getOperand(0));
6122           // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
6123           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6124             if (CI->getValue().isSignBit()) {
6125               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSignedPredicate()
6126                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6127                                              : I.getSignedPredicate();
6128               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6129                                   Op1I->getOperand(0));
6130             }
6131             
6132             if (CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
6133               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSignedPredicate()
6134                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6135                                              : I.getSignedPredicate();
6136               Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
6137               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6138                                   Op1I->getOperand(0));
6139             }
6140           }
6141           break;
6142         case Instruction::Mul:
6143           if (!I.isEquality())
6144             break;
6145
6146           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6147             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6148             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6149             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6150               const APInt &AP = CI->getValue();
6151               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
6152                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6153                                                            AP.getBitWidth() -
6154                                                       AP.countTrailingZeros()));
6155               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
6156                                                             Mask);
6157               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
6158                                                             Mask);
6159               InsertNewInstBefore(And1, I);
6160               InsertNewInstBefore(And2, I);
6161               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6162             }
6163           }
6164           break;
6165         }
6166       }
6167     }
6168   }
6169   
6170   // ~x < ~y --> y < x
6171   { Value *A, *B;
6172     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6173         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6174       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6175   }
6176   
6177   if (I.isEquality()) {
6178     Value *A, *B, *C, *D;
6179     
6180     // -x == -y --> x == y
6181     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6182         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6183       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6184     
6185     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6186       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6187         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6188         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6189                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6190       }
6191
6192       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6193         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6194         ConstantInt *C1, *C2;
6195         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6196             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6197           Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6198           Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6199           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6200                               InsertNewInstBefore(Xor, I));
6201         }
6202         
6203         // A^B == A^D -> B == D
6204         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6205         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6206         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6207         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6208       }
6209     }
6210     
6211     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6212         (A == Op0 || B == Op0)) {
6213       // A == (A^B)  ->  B == 0
6214       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6215       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6216                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6217     }
6218
6219     // (A-B) == A  ->  B == 0
6220     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6221       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6222                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6223
6224     // A == (A-B)  ->  B == 0
6225     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6226       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6227                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6228     
6229     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6230     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6231         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6232         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6233       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6234       
6235       if (A == C) {
6236         X = B; Y = D; Z = A;
6237       } else if (A == D) {
6238         X = B; Y = C; Z = A;
6239       } else if (B == C) {
6240         X = A; Y = D; Z = B;
6241       } else if (B == D) {
6242         X = A; Y = C; Z = B;
6243       }
6244       
6245       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6246         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6247         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6248         I.setOperand(0, Op1);
6249         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6250         return &I;
6251       }
6252     }
6253   }
6254   return Changed ? &I : 0;
6255 }
6256
6257
6258 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6259 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6260 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6261                                           ConstantInt *DivRHS) {
6262   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6263   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6264   
6265   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6266   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6267   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6268   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6269   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6270   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6271   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6272   // if it finds it. 
6273   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6274   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6275     return 0;
6276   if (DivRHS->isZero())
6277     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6278   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6279     return 0; // The overflow computation also screws up here
6280   if (DivRHS->isOne())
6281     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6282               // with INT_MIN.
6283
6284   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6285   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6286   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6287   // instead of computing a divide. 
6288   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6289
6290   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6291   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6292   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6293   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6294                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6295
6296   // Get the ICmp opcode
6297   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6298
6299   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6300   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6301   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6302   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6303   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6304   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6305   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6306   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6307   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6308   
6309   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6310     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6311     LoBound = Prod;
6312     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6313     if (!HiOverflow)
6314       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6315   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6316     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6317       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6318       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6319       HiBound = DivRHS;
6320     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6321       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6322       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6323       if (!HiOverflow)
6324         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6325     } else {                       // (X / pos) op neg
6326       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6327       HiBound = AddOne(Prod);
6328       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6329       if (!LoOverflow) {
6330         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6331         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6332                                      true) ? -1 : 0;
6333        }
6334     }
6335   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6336     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6337       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6338       LoBound = AddOne(DivRHS);
6339       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6340       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6341         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6342         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6343       }
6344     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6345       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6346       HiBound = AddOne(Prod);
6347       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6348       if (!LoOverflow)
6349         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6350     } else {                       // (X / neg) op neg
6351       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6352       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6353       if (!HiOverflow)
6354         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6355     }
6356     
6357     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6358     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6359   }
6360
6361   Value *X = DivI->getOperand(0);
6362   switch (Pred) {
6363   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6364   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6365     if (LoOverflow && HiOverflow)
6366       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6367     else if (HiOverflow)
6368       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6369                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6370     else if (LoOverflow)
6371       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6372                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6373     else
6374       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6375   case ICmpInst::ICMP_NE:
6376     if (LoOverflow && HiOverflow)
6377       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6378     else if (HiOverflow)
6379       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6380                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6381     else if (LoOverflow)
6382       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6383                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6384     else
6385       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6386   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6387   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6388     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6389       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6390     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6391       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6392     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6393   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6394   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6395     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6396       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6397     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6398       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6399     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6400       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6401     else
6402       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6403   }
6404 }
6405
6406
6407 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6408 ///
6409 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6410                                                           Instruction *LHSI,
6411                                                           ConstantInt *RHS) {
6412   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6413   
6414   switch (LHSI->getOpcode()) {
6415   case Instruction::Trunc:
6416     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
6417       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
6418       // of the high bits truncated out of x are known.
6419       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
6420              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6421       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
6422       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
6423       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
6424       
6425       // If all the high bits are known, we can do this xform.
6426       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
6427         // Pull in the high bits from known-ones set.
6428         APInt NewRHS(RHS->getValue());
6429         NewRHS.zext(SrcBits);
6430         NewRHS |= KnownOne;
6431         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6432                             ConstantInt::get(NewRHS));
6433       }
6434     }
6435     break;
6436       
6437   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6438     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6439       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6440       // fold the xor.
6441       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6442           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6443         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6444         
6445         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6446         // the operation, just stop using the Xor.
6447         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6448           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6449           AddToWorkList(LHSI);
6450           return &ICI;
6451         }
6452         
6453         // Was the old condition true if the operand is positive?
6454         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6455         
6456         // If so, the new one isn't.
6457         isTrueIfPositive ^= true;
6458         
6459         if (isTrueIfPositive)
6460           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6461         else
6462           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6463       }
6464
6465       if (LHSI->hasOneUse()) {
6466         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
6467         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
6468           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
6469           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSignedPredicate()
6470                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6471                                          : ICI.getSignedPredicate();
6472           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6473                               ConstantInt::get(RHSV ^ SignBit));
6474         }
6475
6476         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
6477         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isMaxSignedValue()) {
6478           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
6479           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSignedPredicate()
6480                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6481                                          : ICI.getSignedPredicate();
6482           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
6483           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6484                               ConstantInt::get(RHSV ^ NotSignBit));
6485         }
6486       }
6487     }
6488     break;
6489   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6490     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6491         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6492       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6493       
6494       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6495       // and/compare to be the input width without changing the value
6496       // produced, eliminating a cast.
6497       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6498         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6499         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6500         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6501         // bit would not work.
6502         if (Cast->hasOneUse() &&
6503             (ICI.isEquality() ||
6504              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6505           uint32_t BitWidth = 
6506             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6507           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6508           NewCST.zext(BitWidth);
6509           APInt NewCI = RHSV;
6510           NewCI.zext(BitWidth);
6511           Instruction *NewAnd = 
6512             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6513                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6514           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6515           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6516                               ConstantInt::get(NewCI));
6517         }
6518       }
6519       
6520       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6521       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6522       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6523       // access.
6524       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6525       if (Shift && !Shift->isShift())
6526         Shift = 0;
6527       
6528       ConstantInt *ShAmt;
6529       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6530       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6531       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6532       
6533       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6534       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6535       // rights, as they sign-extend.
6536       if (ShAmt) {
6537         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6538         if (!CanFold) {
6539           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6540           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6541           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6542           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6543           
6544           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6545           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6546                AndCST->getValue()) == 0)
6547             CanFold = true;
6548         }
6549         
6550         if (CanFold) {
6551           Constant *NewCst;
6552           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6553             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6554           else
6555             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6556           
6557           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6558           // compared.
6559           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6560             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6561             // As a special case, check to see if this means that the
6562             // result is always true or false now.
6563             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6564               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6565             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6566               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6567           } else {
6568             ICI.setOperand(1, NewCst);
6569             Constant *NewAndCST;
6570             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6571               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6572             else
6573               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6574             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6575             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6576             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6577             AddUsesToWorkList(ICI);
6578             return &ICI;
6579           }
6580         }
6581       }
6582       
6583       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6584       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6585       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6586       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6587           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6588           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
6589         // Compute C << Y.
6590         Value *NS;
6591         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6592           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6593                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6594         } else {
6595           // Insert a logical shift.
6596           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6597                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6598         }
6599         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6600         
6601         // Compute X & (C << Y).
6602         Instruction *NewAnd = 
6603           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6604         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6605         
6606         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6607         return &ICI;
6608       }
6609     }
6610     break;
6611     
6612   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6613     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6614     if (!ShAmt) break;
6615     
6616     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6617     
6618     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6619     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6620     // simplified.
6621     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6622       break;
6623     
6624     if (ICI.isEquality()) {
6625       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6626       // comparison cannot succeed.
6627       Constant *Comp =
6628         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6629       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6630         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6631         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6632         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6633       }
6634       
6635       if (LHSI->hasOneUse()) {
6636         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6637         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6638         Constant *Mask =
6639           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6640         
6641         Instruction *AndI =
6642           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6643                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6644         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6645         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6646                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6647       }
6648     }
6649     
6650     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6651     bool TrueIfSigned = false;
6652     if (LHSI->hasOneUse() &&
6653         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6654       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6655       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6656                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6657       Instruction *AndI =
6658         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6659                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6660       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6661       
6662       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6663                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6664     }
6665     break;
6666   }
6667     
6668   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6669   case Instruction::AShr: {
6670     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6671     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6672     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6673
6674     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6675     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6676     // simplified.
6677     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6678     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6679       break;
6680     
6681     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6682       
6683     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6684     // comparison cannot succeed.
6685     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6686     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6687       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6688     else
6689       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6690     
6691     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6692       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6693       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6694       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6695     }
6696     
6697     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6698     // If so, we can compare against the unshifted value:
6699     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6700     if (LHSI->hasOneUse() &&
6701         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6702                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6703       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6704                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6705     }
6706       
6707     if (LHSI->hasOneUse()) {
6708       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6709       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6710       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6711       
6712       Instruction *AndI =
6713         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6714                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6715       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6716       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6717                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6718     }
6719     break;
6720   }
6721     
6722   case Instruction::SDiv:
6723   case Instruction::UDiv:
6724     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6725     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6726     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6727     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6728     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6729     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6730     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6731       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6732                                           DivRHS))
6733         return R;
6734     break;
6735
6736   case Instruction::Add:
6737     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6738
6739     if (!ICI.isEquality()) {
6740       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6741       if (!LHSC) break;
6742       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6743
6744       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6745                             .subtract(LHSV);
6746
6747       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6748         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6749           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6750                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6751         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6752           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6753                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6754         }
6755       } else {
6756         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6757           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6758                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6759         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6760           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6761                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6762         }
6763       }
6764     }
6765     break;
6766   }
6767   
6768   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6769   if (ICI.isEquality()) {
6770     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6771     
6772     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6773     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6774     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6775       switch (BO->getOpcode()) {
6776       case Instruction::SRem:
6777         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6778         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6779           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6780           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6781             Instruction *NewRem =
6782               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6783                                          BO->getName());
6784             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6785             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6786                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6787           }
6788         }
6789         break;
6790       case Instruction::Add:
6791         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6792         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6793           if (BO->hasOneUse())
6794             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6795                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6796         } else if (RHSV == 0) {
6797           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6798           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6799           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6800           
6801           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6802             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6803           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6804             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6805           else if (BO->hasOneUse()) {
6806             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6807             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6808             Neg->takeName(BO);
6809             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6810           }
6811         }
6812         break;
6813       case Instruction::Xor:
6814         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6815         // the explicit xor.
6816         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6817           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6818                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6819         
6820         // FALLTHROUGH
6821       case Instruction::Sub:
6822         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6823         if (RHSV == 0)
6824           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6825                               BO->getOperand(1));
6826         break;
6827         
6828       case Instruction::Or:
6829         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6830         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6831         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6832           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6833           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6834             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6835                                                              isICMP_NE));
6836         }
6837         break;
6838         
6839       case Instruction::And:
6840         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6841           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6842           // comparison can never succeed!
6843           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6844             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6845                                                              isICMP_NE));
6846           
6847           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6848           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6849             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6850                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6851                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6852           
6853           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6854           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6855             Value *X = BO->getOperand(0);
6856             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6857             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6858               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6859             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6860           }
6861           
6862           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6863           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6864             Value *X = BO->getOperand(0);
6865             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6866             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6867               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6868             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6869           }
6870         }
6871       default: break;
6872       }
6873     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6874       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6875       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6876         AddToWorkList(II);
6877         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6878         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6879         return &ICI;
6880       }
6881     }
6882   }
6883   return 0;
6884 }
6885
6886 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6887 /// We only handle extending casts so far.
6888 ///
6889 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6890   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6891   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6892   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6893   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6894   Value *RHSCIOp;
6895
6896   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6897   // integer type is the same size as the pointer type.
6898   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6899       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6900          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6901     Value *RHSOp = 0;
6902     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6903       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6904     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6905       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6906       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6907       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6908         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6909     }
6910
6911     if (RHSOp)
6912       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6913   }
6914   
6915   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6916   // Enforce this.
6917   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6918       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6919     return 0;
6920
6921   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6922   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6923
6924   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6925     // Not an extension from the same type?
6926     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6927     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6928       return 0;
6929     
6930     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6931     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6932     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6933       return 0;
6934
6935     // Deal with equality cases early.
6936     if (ICI.isEquality())
6937       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6938
6939     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6940     // signed comparison.
6941     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6942       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6943
6944     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6945     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6946   }
6947
6948   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6949   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6950   if (!CI)
6951     return 0;
6952
6953   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6954   // reextended to DestTy.
6955   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6956   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6957
6958   // If the re-extended constant didn't change...
6959   if (Res2 == CI) {
6960     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6961     // For example, we might have:
6962     //    %A = sext short %X to uint
6963     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6964     // It is incorrect to transform this into 
6965     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6966     // because %A may have negative value. 
6967     //
6968     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6969     // signless.
6970     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6971       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6972     return 0;
6973   }
6974
6975   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6976   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6977
6978   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6979   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6980   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6981     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6982   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6983     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6984
6985   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6986   // should have been folded away previously and not enter in here.
6987   Value *Result;
6988   if (isSignedCmp) {
6989     // We're performing a signed comparison.
6990     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6991       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6992     else
6993       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6994   } else {
6995     // We're performing an unsigned comparison.
6996     if (isSignedExt) {
6997       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6998       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6999       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
7000       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
7001                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
7002     } else {
7003       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
7004       Result = ConstantInt::getTrue();
7005     }
7006   }
7007
7008   // Finally, return the value computed.
7009   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
7010       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
7011     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
7012
7013   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
7014           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
7015          "ICmp should be folded!");
7016   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
7017     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
7018   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
7019 }
7020
7021 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
7022   return commonShiftTransforms(I);
7023 }
7024
7025 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
7026   return commonShiftTransforms(I);
7027 }
7028
7029 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
7030   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
7031     return R;
7032   
7033   Value *Op0 = I.getOperand(0);
7034   
7035   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
7036   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
7037     if (CSI->isAllOnesValue())
7038       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
7039   
7040   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
7041   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
7042     if (MaskedValueIsZero(Op0,
7043                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
7044       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
7045
7046     // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
7047     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
7048     if (NumSignBits == Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
7049       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7050   }
7051
7052   return 0;
7053 }
7054
7055 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
7056   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
7057   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
7058
7059   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
7060   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
7061   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
7062       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
7063     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7064   
7065   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
7066     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
7067       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7068     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
7069       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7070   }
7071   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
7072     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
7073       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
7074     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
7075       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7076   }
7077
7078   // Try to fold constant and into select arguments.
7079   if (isa<Constant>(Op0))
7080     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
7081       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7082         return R;
7083
7084   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
7085     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
7086       return Res;
7087   return 0;
7088 }
7089
7090 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
7091                                                BinaryOperator &I) {
7092   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
7093
7094   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
7095   // purpose is to compute bits we don't care about.
7096   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7097   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
7098     return &I;
7099   
7100   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
7101   // of a signed value.
7102   //
7103   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7104     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7105       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7106     else {
7107       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7108       return &I;
7109     }
7110   }
7111   
7112   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7113   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7114     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7115       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7116         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7117                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7118   
7119   // Try to fold constant and into select arguments.
7120   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7121     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7122       return R;
7123   if (isa<PHINode>(Op0))
7124     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7125       return NV;
7126   
7127   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7128   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7129     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7130     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7131     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7132     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7133     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7134     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7135     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7136         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7137       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7138       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7139       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
7140                                                 I.getName());
7141       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7142
7143       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7144       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7145       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7146       // other xforms later if dead.
7147       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7148       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7149       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7150       
7151       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7152       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7153       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7154       // mask as appropriate.
7155       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7156         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7157       else {
7158         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7159         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7160       }
7161
7162       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
7163                                                    TI->getName());
7164       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
7165
7166       // Return the value truncated to the interesting size.
7167       return new TruncInst(And, I.getType());
7168     }
7169   }
7170   
7171   if (Op0->hasOneUse()) {
7172     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7173       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7174       Value *V1, *V2;
7175       ConstantInt *CC;
7176       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7177         default: break;
7178         case Instruction::Add:
7179         case Instruction::And:
7180         case Instruction::Or:
7181         case Instruction::Xor: {
7182           // These operators commute.
7183           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7184           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7185               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7186             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7187                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7188                                             Op0BO->getName());
7189             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7190             Instruction *X = 
7191               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7192                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7193             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7194             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7195             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7196                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7197           }
7198           
7199           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7200           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7201           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7202               match(Op0BOOp1, 
7203                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7204                           m_ConstantInt(CC))) &&
7205               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7206             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7207                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7208                                                      Op0BO->getName());
7209             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7210             Instruction *XM =
7211               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7212                                         V1->getName()+".mask");
7213             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7214             
7215             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7216           }
7217         }
7218           
7219         // FALL THROUGH.
7220         case Instruction::Sub: {
7221           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7222           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7223               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7224             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7225                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7226                                                      Op0BO->getName());
7227             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7228             Instruction *X =
7229               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7230                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7231             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7232             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7233             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7234                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7235           }
7236           
7237           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7238           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7239               match(Op0BO->getOperand(0),
7240                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7241                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7242               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7243                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7244             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7245                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7246                                                      Op0BO->getName());
7247             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7248             Instruction *XM =
7249               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7250                                         V1->getName()+".mask");
7251             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7252             
7253             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7254           }
7255           
7256           break;
7257         }
7258       }
7259       
7260       
7261       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7262       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7263       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7264         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7265         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7266         
7267         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7268           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7269           case Instruction::Add:
7270             isValid = isLeftShift;
7271             break;
7272           case Instruction::Or:
7273           case Instruction::Xor:
7274             highBitSet = false;
7275             break;
7276           case Instruction::And:
7277             highBitSet = true;
7278             break;
7279         }
7280         
7281         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7282         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7283         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7284         // the constant which would cause it to be modified for this
7285         // operation.
7286         //
7287         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7288           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7289         
7290         if (isValid) {
7291           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7292           
7293           Instruction *NewShift =
7294             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7295           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7296           NewShift->takeName(Op0BO);
7297           
7298           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7299                                         NewRHS);
7300         }
7301       }
7302     }
7303   }
7304   
7305   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7306   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7307   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7308     ShiftOp = 0;
7309   
7310   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7311     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7312     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7313     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7314     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7315     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7316     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7317     
7318     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7319     
7320     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7321     
7322     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7323     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7324       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
7325       // saturates.
7326       if (AmtSum >= TypeBits) {
7327         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7328           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7329         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
7330       }
7331       
7332       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7333                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7334     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7335                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7336       if (AmtSum >= TypeBits)
7337         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7338       
7339       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7340       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7341     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7342                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7343       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7344       if (AmtSum >= TypeBits)
7345         AmtSum = TypeBits-1;
7346       
7347       Instruction *Shift =
7348         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7349       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7350
7351       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7352       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7353     }
7354     
7355     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7356     // right.  See if the amounts are equal.
7357     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7358       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7359       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7360         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7361         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7362       }
7363       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7364       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7365         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7366         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7367       }
7368       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7369       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7370       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7371       // generators.
7372       const Type *SExtType = 0;
7373       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7374       case 1  :
7375       case 8  :
7376       case 16 :
7377       case 32 :
7378       case 64 :
7379       case 128:
7380         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7381         break;
7382       default: break;
7383       }
7384       if (SExtType) {
7385         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7386         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7387         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7388       }
7389       // Otherwise, we can't handle it yet.
7390     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7391       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7392       
7393       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7394       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7395         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7396                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7397         Instruction *Shift =
7398           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7399         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7400         
7401         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7402         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7403       }
7404       
7405       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7406       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7407         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7408         Instruction *Shift =
7409           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7410         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7411         
7412         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7413         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7414       }
7415       
7416       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7417     } else {
7418       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7419       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7420
7421       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7422       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7423         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7424                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7425         Instruction *Shift =
7426           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7427                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7428         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7429         
7430         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7431         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7432       }
7433       
7434       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7435       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7436         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7437         Instruction *Shift =
7438           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7439         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7440         
7441         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7442         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7443       }
7444       
7445       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7446     }
7447   }
7448   return 0;
7449 }
7450
7451
7452 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7453 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7454 /// X*Scale+Offset.
7455 ///
7456 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7457                                         int &Offset) {
7458   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7459   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7460     Offset = CI->getZExtValue();
7461     Scale  = 0;
7462     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7463   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7464     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7465       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7466         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7467         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7468         Offset = 0;
7469         return I->getOperand(0);
7470       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7471         // This value is scaled by 'RHS'.
7472         Scale = RHS->getZExtValue();
7473         Offset = 0;
7474         return I->getOperand(0);
7475       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7476         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7477         // where C1 is divisible by C2.
7478         unsigned SubScale;
7479         Value *SubVal = 
7480           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7481         Offset += RHS->getZExtValue();
7482         Scale = SubScale;
7483         return SubVal;
7484       }
7485     }
7486   }
7487
7488   // Otherwise, we can't look past this.
7489   Scale = 1;
7490   Offset = 0;
7491   return Val;
7492 }
7493
7494
7495 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7496 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7497 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7498                                                    AllocationInst &AI) {
7499   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7500   
7501   // Remove any uses of AI that are dead.
7502   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7503   
7504   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7505     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7506     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7507       while (UI != E && *UI == User)
7508         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7509       
7510       ++NumDeadInst;
7511       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7512       EraseInstFromFunction(*User);
7513     }
7514   }
7515   
7516   // Get the type really allocated and the type casted to.
7517   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7518   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7519   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7520
7521   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7522   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7523   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7524
7525   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7526   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7527   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
7528   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
7529   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
7530       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7531
7532   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypePaddedSize(AllocElTy);
7533   uint64_t CastElTySize = TD->getTypePaddedSize(CastElTy);
7534   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7535
7536   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7537   // size argument.
7538   unsigned ArraySizeScale;
7539   int ArrayOffset;
7540   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7541     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7542  
7543   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7544   // do the xform.
7545   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7546       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7547
7548   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7549   Value *Amt = 0;
7550   if (Scale == 1) {
7551     Amt = NumElements;
7552   } else {
7553     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7554     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7555     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7556       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7557     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7558     else {
7559       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7560       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7561     }
7562   }
7563   
7564   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7565     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7566     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7567     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7568   }
7569   
7570   AllocationInst *New;
7571   if (isa<MallocInst>(AI))
7572     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7573   else
7574     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7575   InsertNewInstBefore(New, AI);
7576   New->takeName(&AI);
7577   
7578   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
7579   // declare.
7580   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
7581     EraseInstFromFunction(*DI);
7582   }
7583   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
7584   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
7585   // will die soon.
7586   else if (!AI.hasOneUse()) {
7587     AddUsesToWorkList(AI);
7588     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7589     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7590     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7591     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7592     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7593   }
7594   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7595 }
7596
7597 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7598 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7599 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7600 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7601 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7602 ///
7603 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7604 /// extension operation if Ty is larger.
7605 ///
7606 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7607 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7608 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7609 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7610 /// efficiently truncated.
7611 ///
7612 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7613 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7614 /// the final result.
7615 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7616                                               unsigned CastOpc,
7617                                               int &NumCastsRemoved){
7618   // We can always evaluate constants in another type.
7619   if (isa<ConstantInt>(V))
7620     return true;
7621   
7622   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7623   if (!I) return false;
7624   
7625   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7626   
7627   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7628   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7629     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7630     // it, and this will remove a cast overall.
7631     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7632       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7633       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7634       // casts first.
7635       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7636         ++NumCastsRemoved;
7637       return true;
7638     }
7639   }
7640
7641   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7642   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7643   if (!I->hasOneUse()) return false;
7644
7645   unsigned Opc = I->getOpcode();
7646   switch (Opc) {
7647   case Instruction::Add:
7648   case Instruction::Sub:
7649   case Instruction::Mul:
7650   case Instruction::And:
7651   case Instruction::Or:
7652   case Instruction::Xor:
7653     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7654     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7655                                       NumCastsRemoved) &&
7656            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7657                                       NumCastsRemoved);
7658
7659   case Instruction::Shl:
7660     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7661     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7662     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7663       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7664       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7665           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7666         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7667                                           NumCastsRemoved);
7668     }
7669     break;
7670   case Instruction::LShr:
7671     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7672     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7673     // already zeros.
7674     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7675       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7676       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7677       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7678           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7679             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7680           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7681         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7682                                           NumCastsRemoved);
7683       }
7684     }
7685     break;
7686   case Instruction::ZExt:
7687   case Instruction::SExt:
7688   case Instruction::Trunc:
7689     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7690     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7691     // of casts in the input.
7692     if (Opc == CastOpc)
7693       return true;
7694
7695     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
7696     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
7697       return true;
7698     break;
7699   case Instruction::Select: {
7700     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7701     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7702                                       NumCastsRemoved) &&
7703            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7704                                       NumCastsRemoved);
7705   }
7706   case Instruction::PHI: {
7707     // We can change a phi if we can change all operands.
7708     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7709     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7710       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7711                                       NumCastsRemoved))
7712         return false;
7713     return true;
7714   }
7715   default:
7716     // TODO: Can handle more cases here.
7717     break;
7718   }
7719   
7720   return false;
7721 }
7722
7723 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7724 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7725 /// evaluate the expression.
7726 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7727                                              bool isSigned) {
7728   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7729     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7730
7731   // Otherwise, it must be an instruction.
7732   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7733   Instruction *Res = 0;
7734   unsigned Opc = I->getOpcode();
7735   switch (Opc) {
7736   case Instruction::Add:
7737   case Instruction::Sub:
7738   case Instruction::Mul:
7739   case Instruction::And:
7740   case Instruction::Or:
7741   case Instruction::Xor:
7742   case Instruction::AShr:
7743   case Instruction::LShr:
7744   case Instruction::Shl: {
7745     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7746     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7747     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
7748     break;
7749   }    
7750   case Instruction::Trunc:
7751   case Instruction::ZExt:
7752   case Instruction::SExt:
7753     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7754     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7755     // new.
7756     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7757       return I->getOperand(0);
7758     
7759     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7760     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7761                            Ty);
7762     break;
7763   case Instruction::Select: {
7764     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7765     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7766     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7767     break;
7768   }
7769   case Instruction::PHI: {
7770     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7771     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7772     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7773       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7774       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7775     }
7776     Res = NPN;
7777     break;
7778   }
7779   default: 
7780     // TODO: Can handle more cases here.
7781     assert(0 && "Unreachable!");
7782     break;
7783   }
7784   
7785   Res->takeName(I);
7786   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7787 }
7788
7789 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7790 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7791   Value *Src = CI.getOperand(0);
7792
7793   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7794   // eliminate it now.
7795   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7796     if (Instruction::CastOps opc = 
7797         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7798       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7799       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7800       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7801     }
7802   }
7803
7804   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7805   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7806     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7807       return NV;
7808
7809   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7810   if (isa<PHINode>(Src))
7811     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7812       return NV;
7813   
7814   return 0;
7815 }
7816
7817 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
7818 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
7819 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
7820 /// resultant element type, otherwise return null.
7821 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset, 
7822                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
7823                                        const TargetData *TD) {
7824   if (!Ty->isSized()) return 0;
7825   
7826   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7827   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7828   // is something like [0 x {int, int}]
7829   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7830   int64_t FirstIdx = 0;
7831   if (int64_t TySize = TD->getTypePaddedSize(Ty)) {
7832     FirstIdx = Offset/TySize;
7833     Offset -= FirstIdx*TySize;
7834     
7835     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
7836     if (Offset < 0) {
7837       --FirstIdx;
7838       Offset += TySize;
7839       assert(Offset >= 0);
7840     }
7841     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
7842   }
7843   
7844   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7845     
7846   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7847   while (Offset) {
7848     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
7849     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
7850       return 0;
7851     
7852     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
7853       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7854       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
7855              "Offset must stay within the indexed type");
7856       
7857       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7858       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7859       
7860       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7861       Ty = STy->getElementType(Elt);
7862     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
7863       uint64_t EltSize = TD->getTypePaddedSize(AT->getElementType());
7864       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
7865       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7866       Offset %= EltSize;
7867       Ty = AT->getElementType();
7868     } else {
7869       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
7870       return 0;
7871     }
7872   }
7873   
7874   return Ty;
7875 }
7876
7877 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7878 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7879   Value *Src = CI.getOperand(0);
7880   
7881   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7882     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7883     // this into a cast of the original pointer!
7884     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7885       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7886       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7887       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7888       AddToWorkList(GEP);
7889       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7890       return &CI;
7891     }
7892     
7893     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7894     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7895     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7896     // non-type-safe code.
7897     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7898       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7899         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7900         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7901         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7902         
7903         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7904         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7905         const Type *GEPIdxTy =
7906           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7907         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7908         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD)) {
7909           // If we were able to index down into an element, create the GEP
7910           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7911           // two.
7912           Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7913                                                         NewIndices.begin(),
7914                                                         NewIndices.end(), "");
7915           InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7916           NGEP->takeName(GEP);
7917           
7918           if (isa<BitCastInst>(CI))
7919             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7920           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7921           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7922         }
7923       }      
7924     }
7925   }
7926     
7927   return commonCastTransforms(CI);
7928 }
7929
7930 /// isSafeIntegerType - Return true if this is a basic integer type, not a crazy
7931 /// type like i42.  We don't want to introduce operations on random non-legal
7932 /// integer types where they don't already exist in the code.  In the future,
7933 /// we should consider making this based off target-data, so that 32-bit targets
7934 /// won't get i64 operations etc.
7935 static bool isSafeIntegerType(const Type *Ty) {
7936   switch (Ty->getPrimitiveSizeInBits()) {
7937   case 8:
7938   case 16:
7939   case 32:
7940   case 64:
7941     return true;
7942   default: 
7943     return false;
7944   }
7945 }
7946
7947 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7948 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7949 /// cases.
7950 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7951 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7952   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7953     return Result;
7954
7955   Value *Src = CI.getOperand(0);
7956   const Type *SrcTy = Src->getType();
7957   const Type *DestTy = CI.getType();
7958   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7959   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7960
7961   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7962   // purpose is to compute bits we don't care about.
7963   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
7964     return &CI;
7965
7966   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7967   // can't do anything more. 
7968   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7969   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7970     return 0;
7971
7972   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7973   int NumCastsRemoved = 0;
7974   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7975       // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
7976       // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
7977       // strange.
7978       (isSafeIntegerType(DestTy) || !isSafeIntegerType(SrcI->getType())) &&
7979       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7980                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7981     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7982     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7983     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7984     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7985     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7986     // require that two casts have been eliminated.
7987     bool DoXForm = false;
7988     bool JustReplace = false;
7989     switch (CI.getOpcode()) {
7990     default:
7991       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7992       // get here because of the check above.
7993       assert(0 && "Unknown cast type");
7994     case Instruction::Trunc:
7995       DoXForm = true;
7996       break;
7997     case Instruction::ZExt: {
7998       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7999       if (!DoXForm && 0) {
8000         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
8001         // always profitable to do this xform.
8002         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
8003         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8004         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
8005           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8006         
8007         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8008           if (TryI->use_empty())
8009             EraseInstFromFunction(*TryI);
8010       }
8011       break;
8012     }
8013     case Instruction::SExt: {
8014       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
8015       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
8016         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
8017         // profitable to do this xform.
8018         //
8019         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
8020         // eliminated cast is a truncate. e.g.
8021         // t2 = trunc i32 t1 to i16
8022         // t3 = sext i16 t2 to i32
8023         // !=
8024         // i32 t1
8025         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
8026         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
8027         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8028           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8029         
8030         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8031           if (TryI->use_empty())
8032             EraseInstFromFunction(*TryI);
8033       }
8034       break;
8035     }
8036     }
8037     
8038     if (DoXForm) {
8039       DOUT << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type to avoid"
8040            << " cast: " << CI;
8041       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
8042                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
8043       if (JustReplace)
8044         // Just replace this cast with the result.
8045         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8046
8047       assert(Res->getType() == DestTy);
8048       switch (CI.getOpcode()) {
8049       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
8050       case Instruction::Trunc:
8051       case Instruction::BitCast:
8052         // Just replace this cast with the result.
8053         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8054       case Instruction::ZExt: {
8055         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
8056
8057         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
8058         // result.
8059         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8060         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
8061           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8062
8063         // We need to emit an AND to clear the high bits.
8064         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
8065                                                             SrcBitSize));
8066         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
8067       }
8068       case Instruction::SExt: {
8069         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
8070         // cast with the result.
8071         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
8072         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8073           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8074
8075         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
8076         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
8077             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
8078                              CI), DestTy);
8079       }
8080       }
8081     }
8082   }
8083   
8084   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
8085   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
8086
8087   switch (SrcI->getOpcode()) {
8088   case Instruction::Add:
8089   case Instruction::Mul:
8090   case Instruction::And:
8091   case Instruction::Or:
8092   case Instruction::Xor:
8093     // If we are discarding information, rewrite.
8094     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
8095       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
8096       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
8097       // only be converting signedness, which is a noop.
8098       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
8099           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
8100           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
8101         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
8102         Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
8103         Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
8104         return BinaryOperator::Create(
8105             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
8106       }
8107     }
8108
8109     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
8110     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
8111         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
8112         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
8113         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
8114       Value *New = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, CI);
8115       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
8116     }
8117     break;
8118   case Instruction::SDiv:
8119   case Instruction::UDiv:
8120   case Instruction::SRem:
8121   case Instruction::URem:
8122     // If we are just changing the sign, rewrite.
8123     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
8124       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
8125       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
8126       // only be converting signedness, which is a noop.
8127       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
8128           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
8129         Value *Op0c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
8130                                        Op0, DestTy, *SrcI);
8131         Value *Op1c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
8132                                        Op1, DestTy, *SrcI);
8133         return BinaryOperator::Create(
8134           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
8135       }
8136     }
8137     break;
8138
8139   case Instruction::Shl:
8140     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
8141     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
8142     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
8143     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
8144     // in the value.
8145     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
8146         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
8147       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
8148           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
8149       Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
8150       Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
8151       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
8152     }
8153     break;
8154   case Instruction::AShr:
8155     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
8156     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
8157     // simplifications.
8158     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
8159         isa<ConstantInt>(Op1)) {
8160       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
8161       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
8162         // Insert the new logical shift right.
8163         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
8164       }
8165     }
8166     break;
8167   }
8168   return 0;
8169 }
8170
8171 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
8172   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8173     return Result;
8174   
8175   Value *Src = CI.getOperand(0);
8176   const Type *Ty = CI.getType();
8177   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
8178   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8179
8180   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
8181   if (DestBitWidth == 1) {
8182     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
8183     Src = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Src, One, "tmp"), CI);
8184     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
8185     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
8186   }
8187   
8188   // Optimize trunc(lshr(), c) to pull the shift through the truncate.
8189   ConstantInt *ShAmtV = 0;
8190   Value *ShiftOp = 0;
8191   if (Src->hasOneUse() &&
8192       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
8193     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
8194     
8195     // Get a mask for the bits shifting in.
8196     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
8197     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
8198       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
8199         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
8200       
8201       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
8202       // shift.
8203       Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, ShiftOp, Ty, CI);
8204       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, Ty);
8205       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8206     }
8207   }
8208   
8209   return 0;
8210 }
8211
8212 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8213 /// in order to eliminate the icmp.
8214 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8215                                              bool DoXform) {
8216   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8217   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8218   // cast to integer to avoid the comparison.
8219   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8220     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8221       
8222     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8223     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8224     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8225         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8226       if (!DoXform) return ICI;
8227
8228       Value *In = ICI->getOperand(0);
8229       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8230                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8231       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
8232                                                         In->getName()+".lobit"),
8233                                CI);
8234       if (In->getType() != CI.getType())
8235         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8236                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
8237
8238       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8239         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8240         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
8241                                                          In->getName()+".not"),
8242                                  CI);
8243       }
8244
8245       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8246     }
8247       
8248       
8249       
8250     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8251     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8252     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8253     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8254     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8255     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8256     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8257     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8258     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8259         // This only works for EQ and NE
8260         ICI->isEquality()) {
8261       // If Op1C some other power of two, convert:
8262       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8263       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8264       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8265       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8266         
8267       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8268       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8269         if (!DoXform) return ICI;
8270
8271         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8272         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8273           // (X&4) == 2 --> false
8274           // (X&4) != 2 --> true
8275           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8276           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8277           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8278         }
8279           
8280         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8281         Value *In = ICI->getOperand(0);
8282         if (ShiftAmt) {
8283           // Perform a logical shr by shiftamt.
8284           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8285           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8286                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8287                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8288         }
8289           
8290         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8291           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8292           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8293           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8294         }
8295           
8296         if (CI.getType() == In->getType())
8297           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8298         else
8299           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8300       }
8301     }
8302   }
8303
8304   return 0;
8305 }
8306
8307 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8308   // If one of the common conversion will work ..
8309   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8310     return Result;
8311
8312   Value *Src = CI.getOperand(0);
8313
8314   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8315   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8316   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8317   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8318     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
8319     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
8320     Value *A = CSrc->getOperand(0);
8321     unsigned SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8322     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8323     unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8324     // If we're actually extending zero bits, then if
8325     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
8326     // SrcSize == DstSize: a & mask
8327     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
8328     if (SrcSize < DstSize) {
8329       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8330       Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8331       Instruction *And =
8332         BinaryOperator::CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
8333       InsertNewInstBefore(And, CI);
8334       return new ZExtInst(And, CI.getType());
8335     } else if (SrcSize == DstSize) {
8336       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8337       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(AndValue));
8338     } else if (SrcSize > DstSize) {
8339       Instruction *Trunc = new TruncInst(A, CI.getType(), "tmp");
8340       InsertNewInstBefore(Trunc, CI);
8341       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
8342       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc, ConstantInt::get(AndValue));
8343     }
8344   }
8345
8346   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8347     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8348
8349   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8350   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8351     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8352     // of the (zext icmp) will be transformed.
8353     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8354     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8355     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8356         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8357          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8358       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8359       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8360       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8361     }
8362   }
8363
8364   return 0;
8365 }
8366
8367 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8368   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8369     return I;
8370   
8371   Value *Src = CI.getOperand(0);
8372   
8373   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8374   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8375     return SelectInst::Create(Src,
8376                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8377                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8378
8379   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8380   // eliminate the trunc/sext pair.
8381   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8382     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8383     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8384     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8385     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8386     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8387
8388     if (OpBits == DestBits) {
8389       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8390       // bits, it is already ready.
8391       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8392         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8393     } else if (OpBits < DestBits) {
8394       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8395       // bits, just sext from i32.
8396       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8397         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8398     } else {
8399       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8400       // bits, just truncate to i32.
8401       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8402         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8403     }
8404   }
8405
8406   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8407   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8408   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8409   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8410   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8411   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8412   //   %a = trunc i32 %i to i8
8413   //   %b = shl i8 %a, 6
8414   //   %c = ashr i8 %b, 6
8415   //   %d = sext i8 %c to i32
8416   // into:
8417   //   %a = shl i32 %i, 30
8418   //   %d = ashr i32 %a, 30
8419   Value *A = 0;
8420   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8421   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8422                         m_ConstantInt(CA))) &&
8423       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8424     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8425     if (I->getType() == CI.getType()) {
8426       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8427       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8428       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8429       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8430       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8431                                                         CI.getName()), CI);
8432       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8433     }
8434   }
8435   
8436   return 0;
8437 }
8438
8439 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8440 /// in the specified FP type without changing its value.
8441 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8442   bool losesInfo;
8443   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8444   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8445   if (!losesInfo)
8446     return ConstantFP::get(F);
8447   return 0;
8448 }
8449
8450 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8451 /// through it until we get the source value.
8452 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8453   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8454     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8455       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8456   
8457   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8458   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8459   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8460   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8461     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8462       return V;  // No constant folding of this.
8463     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8464     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8465       return V;
8466     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8467       return V;  // Won't shrink.
8468     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8469       return V;
8470     // Don't try to shrink to various long double types.
8471   }
8472   
8473   return V;
8474 }
8475
8476 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8477   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8478     return I;
8479   
8480   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8481   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8482   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8483   // many builtins (sqrt, etc).
8484   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8485   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8486     switch (OpI->getOpcode()) {
8487     default: break;
8488     case Instruction::Add:
8489     case Instruction::Sub:
8490     case Instruction::Mul:
8491     case Instruction::FDiv:
8492     case Instruction::FRem:
8493       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8494       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8495       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8496       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8497           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8498         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8499         // If the source types were both smaller than the destination type of
8500         // the cast, do this xform.
8501         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8502             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8503           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8504                                       CI.getType(), CI);
8505           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8506                                       CI.getType(), CI);
8507           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8508         }
8509       }
8510       break;  
8511     }
8512   }
8513   return 0;
8514 }
8515
8516 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8517   return commonCastTransforms(CI);
8518 }
8519
8520 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8521   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8522   if (OpI == 0)
8523     return commonCastTransforms(FI);
8524
8525   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8526   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8527   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8528   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8529   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8530   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8531   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8532       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8533       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8534                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8535     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8536
8537   return commonCastTransforms(FI);
8538 }
8539
8540 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8541   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8542   if (OpI == 0)
8543     return commonCastTransforms(FI);
8544   
8545   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8546   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8547   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8548   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8549   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8550   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8551   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8552       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8553       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8554                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8555     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8556   
8557   return commonCastTransforms(FI);
8558 }
8559
8560 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8561   return commonCastTransforms(CI);
8562 }
8563
8564 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8565   return commonCastTransforms(CI);
8566 }
8567
8568 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
8569   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
8570   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
8571   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
8572   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
8573   // pointers.
8574   if (CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
8575     Value *P = InsertNewInstBefore(new PtrToIntInst(CI.getOperand(0),
8576                                                     TD->getIntPtrType(),
8577                                                     "tmp"), CI);
8578     return new TruncInst(P, CI.getType());
8579   }
8580   
8581   return commonPointerCastTransforms(CI);
8582 }
8583
8584 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8585   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
8586   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
8587   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
8588   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
8589   // extends to pointers.
8590   if (CI.getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
8591       TD->getPointerSizeInBits()) {
8592     Value *P = InsertNewInstBefore(new TruncInst(CI.getOperand(0),
8593                                                  TD->getIntPtrType(),
8594                                                  "tmp"), CI);
8595     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
8596   }
8597   
8598   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8599     return I;
8600   
8601   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8602   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8603
8604   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8605   ConstantInt *Cst;
8606   Value *X;
8607   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8608                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8609     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8610     // is a single-index GEP.
8611     if (X->getType() == CI.getType()) {
8612       // Get the size of the pointee type.
8613       uint64_t Size = TD->getTypePaddedSize(DestPointee);
8614
8615       // Convert the constant to intptr type.
8616       APInt Offset = Cst->getValue();
8617       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8618
8619       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8620       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8621         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8622         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8623       }
8624     }
8625     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8626     // struct etc.
8627   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8628              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8629     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8630     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8631     
8632     // Get the size of the pointee type.
8633     uint64_t Size = TD->getTypePaddedSize(DestPointee);
8634     
8635     // Convert the constant to intptr type.
8636     APInt Offset = Cst->getValue();
8637     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8638     
8639     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8640     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8641       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8642       
8643       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8644                                                             "tmp"), CI);
8645       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8646     }
8647   }
8648   return 0;
8649 }
8650
8651 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8652   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8653   // otherwise just apply the common ones.
8654   Value *Src = CI.getOperand(0);
8655   const Type *SrcTy = Src->getType();
8656   const Type *DestTy = CI.getType();
8657
8658   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8659     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8660       return Result;
8661   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8662     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8663       return I;
8664   } else {
8665     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8666       return Result;
8667   }
8668
8669
8670   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8671   // be replaced by the operand.
8672   if (DestTy == Src->getType())
8673     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8674
8675   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8676     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8677     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8678     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8679     
8680     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8681     // required for changing types.
8682     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8683       return 0;
8684     
8685     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8686     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8687     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8688       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8689         return V;
8690     
8691     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8692     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8693     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8694     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8695     unsigned NumZeros = 0;
8696     while (SrcElTy != DstElTy && 
8697            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8698            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8699       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8700       ++NumZeros;
8701     }
8702
8703     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8704     if (SrcElTy == DstElTy) {
8705       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8706       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8707                                        ((Instruction*) NULL));
8708     }
8709   }
8710
8711   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8712     if (SVI->hasOneUse()) {
8713       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8714       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8715       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8716           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8717                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8718           SVI->getType()->getNumElements() ==
8719             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8720         CastInst *Tmp;
8721         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8722         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8723         // us to eliminate at least one cast.
8724         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8725              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8726             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8727              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8728           Value *LHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8729                                         SVI->getOperand(0), DestTy, CI);
8730           Value *RHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8731                                         SVI->getOperand(1), DestTy, CI);
8732           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8733           // know the vector types match #elts.
8734           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8735         }
8736       }
8737     }
8738   }
8739   return 0;
8740 }
8741
8742 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8743 ///   %C = or %A, %B
8744 ///   %D = select %cond, %C, %A
8745 /// into:
8746 ///   %C = select %cond, %B, 0
8747 ///   %D = or %A, %C
8748 ///
8749 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8750 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8751 /// equal the other incoming value of the select.
8752 ///
8753 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8754   switch (I->getOpcode()) {
8755   case Instruction::Add:
8756   case Instruction::Mul:
8757   case Instruction::And:
8758   case Instruction::Or:
8759   case Instruction::Xor:
8760     return 3;              // Can fold through either operand.
8761   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8762   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8763   case Instruction::LShr:
8764   case Instruction::AShr:
8765     return 1;
8766   default:
8767     return 0;              // Cannot fold
8768   }
8769 }
8770
8771 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8772 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8773 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8774   switch (I->getOpcode()) {
8775   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8776   case Instruction::Add:
8777   case Instruction::Sub:
8778   case Instruction::Or:
8779   case Instruction::Xor:
8780   case Instruction::Shl:
8781   case Instruction::LShr:
8782   case Instruction::AShr:
8783     return Constant::getNullValue(I->getType());
8784   case Instruction::And:
8785     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8786   case Instruction::Mul:
8787     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8788   }
8789 }
8790
8791 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8792 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8793 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8794                                           Instruction *FI) {
8795   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8796     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8797     // merge.
8798     if (TI->isCast()) {
8799       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8800         return 0;
8801     } else {
8802       return 0;  // unknown unary op.
8803     }
8804
8805     // Fold this by inserting a select from the input values.
8806     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8807                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8808     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8809     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8810                             TI->getType());
8811   }
8812
8813   // Only handle binary operators here.
8814   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8815     return 0;
8816
8817   // Figure out if the operations have any operands in common.
8818   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8819   bool MatchIsOpZero;
8820   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8821     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8822     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8823     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8824     MatchIsOpZero = true;
8825   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8826     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8827     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8828     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8829     MatchIsOpZero = false;
8830   } else if (!TI->isCommutative()) {
8831     return 0;
8832   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8833     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8834     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8835     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8836     MatchIsOpZero = true;
8837   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8838     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8839     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8840     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8841     MatchIsOpZero = true;
8842   } else {
8843     return 0;
8844   }
8845
8846   // If we reach here, they do have operations in common.
8847   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8848                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8849   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8850
8851   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8852     if (MatchIsOpZero)
8853       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8854     else
8855       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8856   }
8857   assert(0 && "Shouldn't get here");
8858   return 0;
8859 }
8860
8861 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
8862   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
8863   if (!C1I)
8864     return false;
8865   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
8866   if (!C2I)
8867     return false;
8868   return (C1I->isZero() || C1I->isOne()) && (C2I->isZero() || C2I->isOne());
8869 }
8870
8871 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
8872 /// facilitate further optimization.
8873 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
8874                                             Value *FalseVal) {
8875   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8876   // transformation we are doing here.
8877   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
8878     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8879         !isa<Constant>(FalseVal)) {
8880       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8881         unsigned OpToFold = 0;
8882         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8883           OpToFold = 1;
8884         } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8885           OpToFold = 2;
8886         }
8887
8888         if (OpToFold) {
8889           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8890           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
8891           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
8892           // between 0 and 1.
8893           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
8894             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OOp, C);
8895             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8896             NewSel->takeName(TVI);
8897             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8898               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8899             assert(0 && "Unknown instruction!!");
8900           }
8901         }
8902       }
8903     }
8904   }
8905
8906   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
8907     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8908         !isa<Constant>(TrueVal)) {
8909       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8910         unsigned OpToFold = 0;
8911         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8912           OpToFold = 1;
8913         } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8914           OpToFold = 2;
8915         }
8916
8917         if (OpToFold) {
8918           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8919           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
8920           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
8921           // between 0 and 1.
8922           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
8923             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), C, OOp);
8924             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8925             NewSel->takeName(FVI);
8926             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8927               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8928             assert(0 && "Unknown instruction!!");
8929           }
8930         }
8931       }
8932     }
8933   }
8934
8935   return 0;
8936 }
8937
8938 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8939 /// ICmpInst as its first operand.
8940 ///
8941 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8942                                                    ICmpInst *ICI) {
8943   bool Changed = false;
8944   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8945   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8946   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8947   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8948   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8949
8950   // Check cases where the comparison is with a constant that
8951   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8952   // place here, so make sure the select is the only user.
8953   if (ICI->hasOneUse())
8954     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8955       switch (Pred) {
8956       default: break;
8957       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8958       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8959         // X < MIN ? T : F  -->  F
8960         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8961           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8962         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8963         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8964         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8965             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8966           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8967           CmpRHS = AdjustedRHS;
8968           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8969           ICI->setPredicate(Pred);
8970           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8971           SI.setOperand(1, TrueVal);
8972           SI.setOperand(2, FalseVal);
8973           Changed = true;
8974         }
8975         break;
8976       }
8977       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8978       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8979         // X > MAX ? T : F  -->  F
8980         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8981           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8982         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8983         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8984         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8985             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8986           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8987           CmpRHS = AdjustedRHS;
8988           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8989           ICI->setPredicate(Pred);
8990           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8991           SI.setOperand(1, TrueVal);
8992           SI.setOperand(2, FalseVal);
8993           Changed = true;
8994         }
8995         break;
8996       }
8997       }
8998
8999       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
9000       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
9001       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
9002       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
9003           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
9004         Pred = ICI->getPredicate();
9005       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
9006                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
9007         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
9008       
9009       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
9010         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
9011         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
9012         // cast to integer to avoid the comparison.
9013         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
9014     
9015         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
9016         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
9017         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
9018             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
9019           Value *In = ICI->getOperand(0);
9020           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
9021                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
9022           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
9023                                                           In->getName()+".lobit"),
9024                                    *ICI);
9025           if (In->getType() != SI.getType())
9026             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
9027                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
9028     
9029           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
9030             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
9031                                        In->getName()+".not"), *ICI);
9032     
9033           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
9034         }
9035       }
9036     }
9037
9038   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
9039     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9040     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9041       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9042     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9043     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9044       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9045     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9046
9047   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
9048     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9049     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9050       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9051     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9052     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9053       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9054     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9055   }
9056
9057   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
9058
9059   return Changed ? &SI : 0;
9060 }
9061
9062 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
9063   Value *CondVal = SI.getCondition();
9064   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9065   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9066
9067   // select true, X, Y  -> X
9068   // select false, X, Y -> Y
9069   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
9070     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
9071
9072   // select C, X, X -> X
9073   if (TrueVal == FalseVal)
9074     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9075
9076   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
9077     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9078   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
9079     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9080   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
9081     if (isa<Constant>(TrueVal))
9082       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9083     else
9084       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9085   }
9086
9087   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
9088     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
9089       if (C->getZExtValue()) {
9090         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
9091         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9092       } else {
9093         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
9094         Value *NotCond =
9095           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9096                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9097         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
9098       }
9099     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9100       if (C->getZExtValue() == false) {
9101         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
9102         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9103       } else {
9104         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
9105         Value *NotCond =
9106           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9107                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9108         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
9109       }
9110     }
9111     
9112     // select a, b, a  -> a&b
9113     // select a, a, b  -> a|b
9114     if (CondVal == TrueVal)
9115       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9116     else if (CondVal == FalseVal)
9117       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9118   }
9119
9120   // Selecting between two integer constants?
9121   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
9122     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9123       // select C, 1, 0 -> zext C to int
9124       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
9125         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
9126       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
9127         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
9128         Value *NotCond =
9129           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9130                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
9131         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
9132       }
9133
9134       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
9135
9136         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
9137         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
9138           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
9139             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
9140               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
9141               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
9142               Value *X = IC->getOperand(0);
9143               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9144               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
9145               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
9146                                                         ShAmt, "ones");
9147               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
9148
9149               // Then cast to the appropriate width.
9150               return CastInst::CreateIntegerCast(SRA, SI.getType(), true);
9151             }
9152           }
9153
9154
9155         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
9156         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
9157         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
9158         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
9159         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
9160           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
9161               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
9162             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
9163               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
9164                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
9165                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
9166                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
9167                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
9168                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
9169                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
9170                 // true or false val is the zero.
9171                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
9172                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
9173                 Value *V = ICA;
9174                 if (ShouldNotVal)
9175                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
9176                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
9177                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
9178               }
9179       }
9180     }
9181
9182   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9183   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
9184     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
9185       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9186       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9187         // This is not safe in general for floating point:  
9188         // consider X== -0, Y== +0.
9189         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9190         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9191         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9192               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9193             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9194              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9195         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9196       }
9197       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9198       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9199         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9200       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9201
9202     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
9203       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9204       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9205         // This is not safe in general for floating point:  
9206         // consider X== -0, Y== +0.
9207         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9208         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9209         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9210               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9211             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9212              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9213           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9214       }
9215       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9216       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9217         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9218       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9219     }
9220     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
9221   }
9222
9223   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9224   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
9225     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
9226       return Result;
9227
9228   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9229     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9230       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
9231         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
9232
9233         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
9234         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
9235           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
9236             return IV;
9237
9238         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
9239         // even legal for FP.
9240         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9241             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
9242           AddOp = FI; SubOp = TI;
9243         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9244                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
9245           AddOp = TI; SubOp = FI;
9246         }
9247
9248         if (AddOp) {
9249           Value *OtherAddOp = 0;
9250           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
9251             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
9252           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
9253             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
9254           }
9255
9256           if (OtherAddOp) {
9257             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
9258             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
9259             Value *NegVal;  // Compute -Z
9260             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
9261               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
9262             } else {
9263               NegVal = InsertNewInstBefore(
9264                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
9265             }
9266
9267             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
9268             Value *NewFalseOp = NegVal;
9269             if (AddOp != TI)
9270               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
9271             Instruction *NewSel =
9272               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
9273                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
9274
9275             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9276             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
9277           }
9278         }
9279       }
9280
9281   // See if we can fold the select into one of our operands.
9282   if (SI.getType()->isInteger()) {
9283     Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal);
9284     if (FoldI)
9285       return FoldI;
9286   }
9287
9288   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9289     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9290     SI.setOperand(1, FalseVal);
9291     SI.setOperand(2, TrueVal);
9292     return &SI;
9293   }
9294
9295   return 0;
9296 }
9297
9298 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9299 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9300 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9301 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9302 /// their preferred alignment from the beginning.
9303 ///
9304 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9305                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9306
9307   User *U = dyn_cast<User>(V);
9308   if (!U) return Align;
9309
9310   switch (getOpcode(U)) {
9311   default: break;
9312   case Instruction::BitCast:
9313     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9314   case Instruction::GetElementPtr: {
9315     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9316     bool AllZeroOperands = true;
9317     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9318       if (!isa<Constant>(*i) ||
9319           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9320         AllZeroOperands = false;
9321         break;
9322       }
9323
9324     if (AllZeroOperands) {
9325       // Treat this like a bitcast.
9326       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9327     }
9328     break;
9329   }
9330   }
9331
9332   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9333     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9334     // of the global.
9335     if (!GV->isDeclaration()) {
9336       if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
9337         Align = GV->getAlignment();
9338       else {
9339         GV->setAlignment(PrefAlign);
9340         Align = PrefAlign;
9341       }
9342     }
9343   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9344     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9345     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9346     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9347       if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
9348         Align = AI->getAlignment();
9349       else {
9350         AI->setAlignment(PrefAlign);
9351         Align = PrefAlign;
9352       }
9353     }
9354   }
9355
9356   return Align;
9357 }
9358
9359 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9360 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9361 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9362 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9363 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9364                                                   unsigned PrefAlign) {
9365   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9366                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9367   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9368   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9369   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9370   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9371   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9372
9373   if (PrefAlign > Align)
9374     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9375   
9376     // We don't need to make any adjustment.
9377   return Align;
9378 }
9379
9380 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9381   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9382   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9383   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9384   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment();
9385
9386   if (CopyAlign < MinAlign) {
9387     MI->setAlignment(MinAlign);
9388     return MI;
9389   }
9390   
9391   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9392   // load/store.
9393   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9394   if (MemOpLength == 0) return 0;
9395   
9396   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9397   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9398   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9399   // case.
9400   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9401   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9402   
9403   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9404     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9405   
9406   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9407   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9408   
9409   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9410   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9411   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9412   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9413   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9414   // integer datatype.
9415   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9416     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9417     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9418       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9419       // down through these levels if so.
9420       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9421         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9422           if (STy->getNumElements() == 1)
9423             SrcETy = STy->getElementType(0);
9424           else
9425             break;
9426         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9427           if (ATy->getNumElements() == 1)
9428             SrcETy = ATy->getElementType();
9429           else
9430             break;
9431         } else
9432           break;
9433       }
9434       
9435       if (SrcETy->isSingleValueType())
9436         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9437     }
9438   }
9439   
9440   
9441   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9442   // infer, use it.
9443   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9444   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9445   
9446   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9447   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9448   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9449   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9450   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9451
9452   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9453   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9454   return MI;
9455 }
9456
9457 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9458   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9459   if (MI->getAlignment() < Alignment) {
9460     MI->setAlignment(Alignment);
9461     return MI;
9462   }
9463   
9464   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9465   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9466   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9467   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9468     return 0;
9469   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9470   Alignment = MI->getAlignment();
9471   
9472   // If the length is zero, this is a no-op
9473   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9474   
9475   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9476   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9477     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9478     
9479     Value *Dest = MI->getDest();
9480     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9481
9482     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9483     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9484     
9485     // Extract the fill value and store.
9486     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9487     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9488                                       Alignment), *MI);
9489     
9490     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9491     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9492     return MI;
9493   }
9494
9495   return 0;
9496 }
9497
9498
9499 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9500 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9501 /// the heavy lifting.
9502 ///
9503 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9504   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9505   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9506   
9507   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9508   // visitCallSite.
9509   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9510     bool Changed = false;
9511
9512     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9513     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9514       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9515
9516       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9517         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9518           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9519           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9520           // alignment is sufficient.
9521         }
9522     }
9523
9524     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9525     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9526     // into a call to memcpy.
9527     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9528       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9529         if (GVSrc->isConstant()) {
9530           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9531           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9532           const Type *Tys[1];
9533           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9534           CI.setOperand(0, 
9535                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9536           Changed = true;
9537         }
9538
9539       // memmove(x,x,size) -> noop.
9540       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9541         return EraseInstFromFunction(CI);
9542     }
9543
9544     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9545     // set, update the alignment.
9546     if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
9547       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9548         return I;
9549     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9550       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9551         return I;
9552     }
9553           
9554     if (Changed) return II;
9555   }
9556   
9557   switch (II->getIntrinsicID()) {
9558   default: break;
9559   case Intrinsic::bswap:
9560     // bswap(bswap(x)) -> x
9561     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9562       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9563         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9564     break;
9565   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9566   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9567   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9568   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9569   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9570     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9571     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9572     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9573       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9574                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9575                                        CI);
9576       return new LoadInst(Ptr);
9577     }
9578     break;
9579   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9580   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9581     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9582     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9583       const Type *OpPtrTy = 
9584         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9585       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9586       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9587     }
9588     break;
9589   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9590   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9591   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9592     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9593     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9594       const Type *OpPtrTy = 
9595         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9596       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9597       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9598     }
9599     break;
9600     
9601   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9602     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9603     // we can simplify the input based on that, do so now.
9604     unsigned VWidth =
9605       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
9606     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
9607     APInt UndefElts(VWidth, 0);
9608     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
9609                                               UndefElts)) {
9610       II->setOperand(1, V);
9611       return II;
9612     }
9613     break;
9614   }
9615     
9616   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9617     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9618     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9619       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9620       
9621       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9622       bool AllEltsOk = true;
9623       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9624         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9625             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9626           AllEltsOk = false;
9627           break;
9628         }
9629       }
9630       
9631       if (AllEltsOk) {
9632         // Cast the input vectors to byte vectors.
9633         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9634         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9635         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9636         
9637         // Only extract each element once.
9638         Value *ExtractedElts[32];
9639         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9640         
9641         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9642           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9643             continue;
9644           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9645           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9646           
9647           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9648             Instruction *Elt = 
9649               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9650             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9651             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9652           }
9653         
9654           // Insert this value into the result vector.
9655           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9656                                              i, "tmp");
9657           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9658         }
9659         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9660       }
9661     }
9662     break;
9663
9664   case Intrinsic::stackrestore: {
9665     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9666     // happen when variable allocas are DCE'd.
9667     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9668       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9669         BasicBlock::iterator BI = SS;
9670         if (&*++BI == II)
9671           return EraseInstFromFunction(CI);
9672       }
9673     }
9674     
9675     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9676     // same block without an intervening call/alloca.
9677     BasicBlock::iterator BI = II;
9678     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9679     bool CannotRemove = false;
9680     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9681       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9682         CannotRemove = true;
9683         break;
9684       }
9685       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9686         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9687           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9688           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9689             return EraseInstFromFunction(CI);
9690           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9691         } else {
9692           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9693           // restore.
9694           CannotRemove = true;
9695           break;
9696         }
9697       }
9698     }
9699     
9700     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9701     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9702     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9703       return EraseInstFromFunction(CI);
9704     break;
9705   }
9706   }
9707
9708   return visitCallSite(II);
9709 }
9710
9711 // InvokeInst simplification
9712 //
9713 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9714   return visitCallSite(&II);
9715 }
9716
9717 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9718 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9719 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9720                                          const CastInst * const CI,
9721                                          const TargetData * const TD,
9722                                          const int ix) {
9723   if (!CI->isLosslessCast())
9724     return false;
9725
9726   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9727   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9728   // passed explicitly we could avoid this check.
9729   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9730     return true;
9731
9732   const Type* SrcTy = 
9733             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9734   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9735   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9736     return false;
9737   if (TD->getTypePaddedSize(SrcTy) != TD->getTypePaddedSize(DstTy))
9738     return false;
9739   return true;
9740 }
9741
9742 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9743 //
9744 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9745   bool Changed = false;
9746
9747   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9748   // to the arguments of the call/invoke.
9749   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9750
9751   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9752
9753   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9754     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9755       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9756       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9757       // be unreachable, as the call is undefined.
9758       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9759                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9760                                     OldCall);
9761       if (!OldCall->use_empty())
9762         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9763       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9764         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9765       return 0;
9766     }
9767
9768   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9769     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9770     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9771     // that we can't modify the CFG here.
9772     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9773                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9774                   CS.getInstruction());
9775
9776     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9777       CS.getInstruction()->
9778         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9779
9780     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9781       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9782       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9783                          ConstantInt::getTrue(), II);
9784     }
9785     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9786   }
9787
9788   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9789     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9790       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9791         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9792
9793   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9794   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9795   if (FTy->isVarArg()) {
9796     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9797     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9798     // the call.
9799     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9800            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9801       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9802       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9803         *I = CI->getOperand(0);
9804         Changed = true;
9805       }
9806     }
9807   }
9808
9809   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9810     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9811     CS.setDoesNotThrow();
9812     Changed = true;
9813   }
9814
9815   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9816 }
9817
9818 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9819 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9820 //
9821 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9822   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9823   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9824   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9825       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9826     return false;
9827   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9828   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9829   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9830
9831   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9832   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9833   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9834   //
9835   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9836   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9837   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9838
9839   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9840     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9841
9842   // Check to see if we are changing the return type...
9843   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9844     if (Callee->isDeclaration() &&
9845         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9846         // a pointer to an integer of the same size.
9847         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9848           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9849       return false;   // Cannot transform this return value.
9850
9851     if (!Caller->use_empty() &&
9852         // void -> non-void is handled specially
9853         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9854       return false;   // Cannot transform this return value.
9855
9856     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9857       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9858       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9859         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9860     }
9861
9862     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9863     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9864     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9865     // the critical edge).  Bail out in this case.
9866     if (!Caller->use_empty())
9867       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9868         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9869              UI != E; ++UI)
9870           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9871             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9872                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9873               return false;
9874   }
9875
9876   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9877   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9878
9879   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9880   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9881     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9882     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9883
9884     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9885       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9886
9887     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9888         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9889       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9890
9891     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9892     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9893     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9894       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9895        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9896     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9897   }
9898
9899   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9900       Callee->isDeclaration())
9901     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9902
9903   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9904       !CallerPAL.isEmpty())
9905     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9906     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9907     // that are compatible with being a vararg call argument.
9908     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9909       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9910         break;
9911       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9912       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9913         return false;
9914     }
9915
9916   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9917   // inserting cast instructions as necessary...
9918   std::vector<Value*> Args;
9919   Args.reserve(NumActualArgs);
9920   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9921   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9922
9923   // Get any return attributes.
9924   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9925
9926   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9927   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9928   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9929
9930   // Add the new return attributes.
9931   if (RAttrs)
9932     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9933
9934   AI = CS.arg_begin();
9935   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9936     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9937     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9938       Args.push_back(*AI);
9939     } else {
9940       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9941           false, ParamTy, false);
9942       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9943       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9944     }
9945
9946     // Add any parameter attributes.
9947     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9948       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9949   }
9950
9951   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9952   // now...
9953   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9954     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9955
9956   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9957   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9958     if (!FT->isVarArg()) {
9959       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9960            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9961     } else {
9962       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9963       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9964         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9965         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9966           // Must promote to pass through va_arg area!
9967           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9968                                                                 PTy, false);
9969           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9970           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9971           Args.push_back(Cast);
9972         } else {
9973           Args.push_back(*AI);
9974         }
9975
9976         // Add any parameter attributes.
9977         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9978           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9979       }
9980     }
9981   }
9982
9983   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9984     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9985
9986   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9987     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9988
9989   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9990
9991   Instruction *NC;
9992   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9993     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9994                             Args.begin(), Args.end(),
9995                             Caller->getName(), Caller);
9996     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9997     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9998   } else {
9999     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
10000                           Caller->getName(), Caller);
10001     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
10002     if (CI->isTailCall())
10003       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
10004     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
10005     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10006   }
10007
10008   // Insert a cast of the return type as necessary.
10009   Value *NV = NC;
10010   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
10011     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
10012       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
10013                                                             OldRetTy, false);
10014       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
10015
10016       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
10017       // non-phi, instruction in the normal successor block.
10018       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10019         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
10020         InsertNewInstBefore(NC, *I);
10021       } else {
10022         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
10023         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
10024       }
10025       AddUsersToWorkList(*Caller);
10026     } else {
10027       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
10028     }
10029   }
10030
10031   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
10032     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
10033   Caller->eraseFromParent();
10034   RemoveFromWorkList(Caller);
10035   return true;
10036 }
10037
10038 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
10039 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
10040 //
10041 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
10042   Value *Callee = CS.getCalledValue();
10043   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
10044   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
10045   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
10046
10047   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
10048   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
10049   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
10050     return 0;
10051
10052   IntrinsicInst *Tramp =
10053     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
10054
10055   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
10056   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
10057   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
10058
10059   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
10060   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
10061     unsigned NestIdx = 1;
10062     const Type *NestTy = 0;
10063     Attributes NestAttr = Attribute::None;
10064
10065     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
10066     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
10067          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
10068       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
10069         // Record the parameter type and any other attributes.
10070         NestTy = *I;
10071         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
10072         break;
10073       }
10074
10075     if (NestTy) {
10076       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10077       std::vector<Value*> NewArgs;
10078       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
10079
10080       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
10081       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
10082
10083       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
10084       // mean appending it.  Likewise for attributes.
10085
10086       // Add any result attributes.
10087       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
10088         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
10089
10090       {
10091         unsigned Idx = 1;
10092         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
10093         do {
10094           if (Idx == NestIdx) {
10095             // Add the chain argument and attributes.
10096             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
10097             if (NestVal->getType() != NestTy)
10098               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
10099             NewArgs.push_back(NestVal);
10100             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
10101           }
10102
10103           if (I == E)
10104             break;
10105
10106           // Add the original argument and attributes.
10107           NewArgs.push_back(*I);
10108           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
10109             NewAttrs.push_back
10110               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
10111
10112           ++Idx, ++I;
10113         } while (1);
10114       }
10115
10116       // Add any function attributes.
10117       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
10118         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
10119
10120       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
10121       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
10122       // with the chain parameter inserted.
10123
10124       std::vector<const Type*> NewTypes;
10125       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
10126
10127       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
10128       // mean appending it.
10129       {
10130         unsigned Idx = 1;
10131         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
10132           E = FTy->param_end();
10133
10134         do {
10135           if (Idx == NestIdx)
10136             // Add the chain's type.
10137             NewTypes.push_back(NestTy);
10138
10139           if (I == E)
10140             break;
10141
10142           // Add the original type.
10143           NewTypes.push_back(*I);
10144
10145           ++Idx, ++I;
10146         } while (1);
10147       }
10148
10149       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
10150       // code sort out any function type mismatches.
10151       FunctionType *NewFTy =
10152         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
10153       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
10154         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
10155       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
10156
10157       Instruction *NewCaller;
10158       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10159         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
10160                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10161                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10162                                        Caller->getName(), Caller);
10163         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10164         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10165       } else {
10166         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10167                                      Caller->getName(), Caller);
10168         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
10169           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
10170         cast<CallInst>(NewCaller)->
10171           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
10172         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10173       }
10174       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
10175         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
10176       Caller->eraseFromParent();
10177       RemoveFromWorkList(Caller);
10178       return 0;
10179     }
10180   }
10181
10182   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
10183   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
10184   // code sort out any function type mismatches.
10185   Constant *NewCallee =
10186     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
10187   CS.setCalledFunction(NewCallee);
10188   return CS.getInstruction();
10189 }
10190
10191 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
10192 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
10193 /// and a single binop.
10194 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10195   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10196   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
10197   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
10198   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
10199   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
10200     
10201   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
10202   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
10203   
10204   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
10205   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
10206   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10207     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10208     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
10209         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
10210         // types or GEP's with different index types.
10211         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
10212         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
10213       return 0;
10214
10215     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
10216     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
10217       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
10218           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
10219         return 0;
10220     
10221     // Keep track of which operand needs a phi node.
10222     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
10223     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
10224   }
10225   
10226   // Otherwise, this is safe to transform!
10227   
10228   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
10229   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
10230   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
10231   if (LHSVal == 0) {
10232     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
10233                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
10234     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10235     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
10236     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
10237     LHSVal = NewLHS;
10238   }
10239   
10240   if (RHSVal == 0) {
10241     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
10242                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
10243     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10244     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
10245     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
10246     RHSVal = NewRHS;
10247   }
10248   
10249   // Add all operands to the new PHIs.
10250   if (NewLHS || NewRHS) {
10251     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10252       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10253       if (NewLHS) {
10254         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
10255         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
10256       }
10257       if (NewRHS) {
10258         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
10259         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
10260       }
10261     }
10262   }
10263     
10264   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10265     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10266   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10267   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal,
10268                          RHSVal);
10269 }
10270
10271 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
10272   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
10273   
10274   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
10275                                         FirstInst->op_end());
10276   // This is true if all GEP bases are allocas and if all indices into them are
10277   // constants.
10278   bool AllBasePointersAreAllocas = true;
10279   
10280   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
10281   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
10282   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10283     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10284     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
10285       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
10286       return 0;
10287
10288     // Keep track of whether or not all GEPs are of alloca pointers.
10289     if (AllBasePointersAreAllocas &&
10290         (!isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) ||
10291          !GEP->hasAllConstantIndices()))
10292       AllBasePointersAreAllocas = false;
10293     
10294     // Compare the operand lists.
10295     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
10296       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
10297         continue;
10298       
10299       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
10300       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
10301       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
10302       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
10303       // for struct indices, which must always be constant.
10304       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
10305           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
10306         return 0;
10307       
10308       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
10309         return 0;
10310       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
10311     }
10312   }
10313   
10314   // If all of the base pointers of the PHI'd GEPs are from allocas, don't
10315   // bother doing this transformation.  At best, this will just save a bit of
10316   // offset calculation, but all the predecessors will have to materialize the
10317   // stack address into a register anyway.  We'd actually rather *clone* the
10318   // load up into the predecessors so that we have a load of a gep of an alloca,
10319   // which can usually all be folded into the load.
10320   if (AllBasePointersAreAllocas)
10321     return 0;
10322   
10323   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
10324   // that is variable.
10325   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
10326   
10327   bool HasAnyPHIs = false;
10328   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
10329     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
10330     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
10331     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
10332                                      FirstOp->getName()+".pn");
10333     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10334     
10335     NewPN->reserveOperandSpace(e);
10336     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
10337     OperandPhis[i] = NewPN;
10338     FixedOperands[i] = NewPN;
10339     HasAnyPHIs = true;
10340   }
10341
10342   
10343   // Add all operands to the new PHIs.
10344   if (HasAnyPHIs) {
10345     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10346       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10347       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
10348       
10349       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
10350         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
10351           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
10352     }
10353   }
10354   
10355   Value *Base = FixedOperands[0];
10356   return GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
10357                                    FixedOperands.end());
10358 }
10359
10360
10361 /// isSafeAndProfitableToSinkLoad - Return true if we know that it is safe to
10362 /// sink the load out of the block that defines it.  This means that it must be
10363 /// obvious the value of the load is not changed from the point of the load to
10364 /// the end of the block it is in.
10365 ///
10366 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10367 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10368 /// to a register.
10369 static bool isSafeAndProfitableToSinkLoad(LoadInst *L) {
10370   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10371   
10372   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10373     if (BBI->mayWriteToMemory())
10374       return false;
10375   
10376   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10377   // profitable to do this xform.
10378   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10379     bool isAddressTaken = false;
10380     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10381          UI != E; ++UI) {
10382       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10383       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10384         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10385         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10386       }
10387       isAddressTaken = true;
10388       break;
10389     }
10390     
10391     if (!isAddressTaken && AI->isStaticAlloca())
10392       return false;
10393   }
10394   
10395   // If this load is a load from a GEP with a constant offset from an alloca,
10396   // then we don't want to sink it.  In its present form, it will be
10397   // load [constant stack offset].  Sinking it will cause us to have to
10398   // materialize the stack addresses in each predecessor in a register only to
10399   // do a shared load from register in the successor.
10400   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(L->getOperand(0)))
10401     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)))
10402       if (AI->isStaticAlloca() && GEP->hasAllConstantIndices())
10403         return false;
10404   
10405   return true;
10406 }
10407
10408
10409 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10410 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10411 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10412 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10413   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10414
10415   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10416   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10417   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10418   // code size and simplifying code.
10419   Constant *ConstantOp = 0;
10420   const Type *CastSrcTy = 0;
10421   bool isVolatile = false;
10422   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10423     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10424   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10425     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10426     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10427     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10428     if (ConstantOp == 0)
10429       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10430   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
10431     isVolatile = LI->isVolatile();
10432     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10433     // load and the PHI.
10434     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10435         !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
10436       return 0;
10437     
10438     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10439     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10440     // the path through the other successor.
10441     if (isVolatile &&
10442         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10443       return 0;
10444     
10445   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10446     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10447   } else {
10448     return 0;  // Cannot fold this operation.
10449   }
10450
10451   // Check to see if all arguments are the same operation.
10452   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10453     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10454     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10455     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10456       return 0;
10457     if (CastSrcTy) {
10458       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10459         return 0;  // Cast operation must match.
10460     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10461       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10462       // the load and the PHI.
10463       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10464           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10465           !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
10466         return 0;
10467       
10468       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10469       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10470       // the path through the other successor.
10471       if (isVolatile &&
10472           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10473         return 0;
10474       
10475     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10476       return 0;
10477     }
10478   }
10479
10480   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10481   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10482   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10483                                    PN.getName()+".in");
10484   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10485
10486   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10487   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10488
10489   // Add all operands to the new PHI.
10490   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10491     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10492     if (NewInVal != InVal)
10493       InVal = 0;
10494     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10495   }
10496
10497   Value *PhiVal;
10498   if (InVal) {
10499     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10500     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10501     PhiVal = InVal;
10502     delete NewPN;
10503   } else {
10504     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10505     PhiVal = NewPN;
10506   }
10507
10508   // Insert and return the new operation.
10509   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10510     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10511   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10512     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10513   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10514     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10515                            PhiVal, ConstantOp);
10516   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10517   
10518   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10519   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10520   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10521   if (isVolatile)
10522     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10523       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10524   
10525   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10526 }
10527
10528 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10529 /// that is dead.
10530 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10531                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10532   if (PN->use_empty()) return true;
10533   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10534
10535   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10536   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10537     return true;
10538   
10539   // Don't scan crazily complex things.
10540   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10541     return false;
10542
10543   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10544     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10545
10546   return false;
10547 }
10548
10549 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10550 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10551 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10552 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10553                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10554   // See if we already saw this PHI node.
10555   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10556     return true;
10557   
10558   // Don't scan crazily complex things.
10559   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10560     return false;
10561  
10562   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10563   // the value.
10564   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10565     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10566     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10567       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10568         return false;
10569     } else if (Op != NonPhiInVal)
10570       return false;
10571   }
10572   
10573   return true;
10574 }
10575
10576
10577 // PHINode simplification
10578 //
10579 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10580   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10581   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10582   
10583   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10584     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10585
10586   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10587   // reducing code size.
10588   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10589       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
10590       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
10591       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
10592       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
10593       // than themselves more than once.
10594       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10595     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10596       return Result;
10597
10598   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10599   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10600   // PHI)... break the cycle.
10601   if (PN.hasOneUse()) {
10602     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10603     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10604       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10605       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10606       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10607         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10608     }
10609    
10610     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10611     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10612     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10613     // common case here is good because the only other things that catch this
10614     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10615     // late.
10616     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10617         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10618         PHIUser->use_back() == &PN) {
10619       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10620     }
10621   }
10622
10623   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10624   // same value, for example:
10625   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10626   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10627   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10628   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10629   {
10630     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10631     // Scan for the first non-phi operand.
10632     while (InValNo != NumOperandVals && 
10633            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10634       ++InValNo;
10635
10636     if (InValNo != NumOperandVals) {
10637       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10638       
10639       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10640       // there is no need to recursively scan other phis.
10641       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10642         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10643         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10644           break;
10645       }
10646       
10647       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10648       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10649       // the value.
10650       if (InValNo == NumOperandVals) {
10651         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10652         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10653           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10654       }
10655     }
10656   }
10657   return 0;
10658 }
10659
10660 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10661                                    Instruction *InsertPoint,
10662                                    InstCombiner *IC) {
10663   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10664   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10665   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10666   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10667   // used for address computation.
10668   Instruction::CastOps opcode = 
10669      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10670       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10671   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10672 }
10673
10674
10675 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10676   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10677   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10678   // If so, eliminate the noop.
10679   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10680     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10681
10682   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10683     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10684
10685   bool HasZeroPointerIndex = false;
10686   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10687     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10688
10689   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10690     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10691
10692   // Eliminate unneeded casts for indices.
10693   bool MadeChange = false;
10694   
10695   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10696   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10697        i != e; ++i, ++GTI) {
10698     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10699       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10700         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10701             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10702           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10703           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10704           // is a 32-bit pointer target.
10705           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10706             MadeChange = true;
10707             *i = CI->getOperand(0);
10708           }
10709         }
10710       }
10711       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10712       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10713       // If the incoming value needs a cast instruction,
10714       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10715       // obvious.
10716       Value *Op = *i;
10717       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10718         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10719           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10720           MadeChange = true;
10721         } else {
10722           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10723                                 GEP);
10724           *i = Op;
10725           MadeChange = true;
10726         }
10727       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10728         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10729           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10730           MadeChange = true;
10731         } else {
10732           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10733                                 GEP);
10734           *i = Op;
10735           MadeChange = true;
10736         }
10737       }
10738     }
10739   }
10740   if (MadeChange) return &GEP;
10741
10742   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10743   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10744   // getelementptr instructions into a single instruction.
10745   //
10746   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10747   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10748     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10749
10750   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10751     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10752     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10753     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10754     //
10755     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10756         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10757       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10758
10759     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10760
10761     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10762     bool EndsWithSequential = false;
10763     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10764            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10765       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10766
10767     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10768     if (EndsWithSequential) {
10769       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10770       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10771       //
10772       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10773       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10774         Sum = GO1;
10775       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10776         Sum = SO1;
10777       } else {
10778         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10779         // target's pointer size.
10780         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10781           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10782             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10783           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10784             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10785           } else {
10786             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10787             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10788               // Convert GO1 to SO1's type.
10789               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10790
10791             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10792               // Convert SO1 to GO1's type.
10793               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10794             } else {
10795               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10796               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10797               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10798             }
10799           }
10800         }
10801         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10802           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10803         else {
10804           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10805           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10806         }
10807       }
10808
10809       // Recycle the GEP we already have if possible.
10810       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10811         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10812         GEP.setOperand(1, Sum);
10813         return &GEP;
10814       } else {
10815         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10816                        SrcGEPOperands.end()-1);
10817         Indices.push_back(Sum);
10818         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10819       }
10820     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10821                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10822                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10823       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10824       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10825                      SrcGEPOperands.end());
10826       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10827     }
10828
10829     if (!Indices.empty())
10830       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10831                                        Indices.end(), GEP.getName());
10832
10833   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10834     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10835     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10836
10837     // Scan for nonconstants...
10838     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10839     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10840     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10841       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10842
10843     if (I == E) {  // If they are all constants...
10844       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10845                                                     &Indices[0],Indices.size());
10846
10847       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10848       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10849     }
10850   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10851     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10852       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10853     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10854       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10855       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10856       //
10857       // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10858       //           into     : GEP i8* X, ...
10859       // 
10860       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10861       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10862       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10863       if (const ArrayType *CATy =
10864           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
10865         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
10866         if (CATy->getElementType() == XTy->getElementType()) {
10867           // -> GEP i8* X, ...
10868           SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10869           return GetElementPtrInst::Create(X, Indices.begin(), Indices.end(),
10870                                            GEP.getName());
10871         } else if (const ArrayType *XATy =
10872                  dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType())) {
10873           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
10874           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10875             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10876             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10877             // to an array of the same type as the destination pointer
10878             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10879             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10880             GEP.setOperand(0, X);
10881             return &GEP;
10882           }
10883         }
10884       }
10885     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10886       // Transform things like:
10887       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10888       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10889       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10890       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10891       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10892           TD->getTypePaddedSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10893           TD->getTypePaddedSize(ResElTy)) {
10894         Value *Idx[2];
10895         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10896         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10897         Value *V = InsertNewInstBefore(
10898                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10899         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10900         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10901       }
10902       
10903       // Transform things like:
10904       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10905       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10906       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10907       
10908       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10909         uint64_t ArrayEltSize =
10910             TD->getTypePaddedSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10911         
10912         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10913         // allow either a mul, shift, or constant here.
10914         Value *NewIdx = 0;
10915         ConstantInt *Scale = 0;
10916         if (ArrayEltSize == 1) {
10917           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10918           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10919         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10920           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10921           Scale = CI;
10922         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10923           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10924               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10925             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10926             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10927             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10928             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10929           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10930                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10931             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10932             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10933           }
10934         }
10935         
10936         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10937         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10938         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10939         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10940         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10941             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10942           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10943                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10944           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10945             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10946                                                        false /*ZExt*/);
10947             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10948             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10949           }
10950
10951           // Insert the new GEP instruction.
10952           Value *Idx[2];
10953           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10954           Idx[1] = NewIdx;
10955           Instruction *NewGEP =
10956             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10957           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10958           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10959           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10960         }
10961       }
10962     }
10963   }
10964   
10965   /// See if we can simplify:
10966   ///   X = bitcast A to B*
10967   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
10968   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
10969   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
10970   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
10971     if (!isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
10972       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
10973       // a constant back from EmitGEPOffset.
10974       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP, GEP, *this));
10975       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
10976       
10977       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
10978       // with a bitcast of the real input to the dest type.
10979       if (Offset == 0) {
10980         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10981         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10982         if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10983           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10984           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10985             if (I != BCI) {
10986               I->takeName(BCI);
10987               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10988               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10989             }
10990             return &GEP;
10991           }
10992         }
10993         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10994       }
10995       
10996       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
10997       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
10998       // GEP.
10999       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
11000       const Type *InTy =
11001         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
11002       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD)) {
11003         Instruction *NGEP =
11004            GetElementPtrInst::Create(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
11005                                      NewIndices.end());
11006         if (NGEP->getType() == GEP.getType()) return NGEP;
11007         InsertNewInstBefore(NGEP, GEP);
11008         NGEP->takeName(&GEP);
11009         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
11010       }
11011     }
11012   }    
11013     
11014   return 0;
11015 }
11016
11017 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
11018   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
11019   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
11020     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
11021       const Type *NewTy = 
11022         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
11023       AllocationInst *New = 0;
11024
11025       // Create and insert the replacement instruction...
11026       if (isa<MallocInst>(AI))
11027         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
11028       else {
11029         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
11030         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
11031       }
11032
11033       InsertNewInstBefore(New, AI);
11034
11035       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
11036       // allocas if possible...also skip interleaved debug info
11037       //
11038       BasicBlock::iterator It = New;
11039       while (isa<AllocationInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It)) ++It;
11040
11041       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
11042       // insert our getelementptr instruction...
11043       //
11044       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
11045       Value *Idx[2];
11046       Idx[0] = NullIdx;
11047       Idx[1] = NullIdx;
11048       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
11049                                            New->getName()+".sub", It);
11050
11051       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
11052       // allocation.
11053       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
11054     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
11055       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
11056     }
11057   }
11058
11059   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
11060     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
11061     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate
11062     // and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
11063     if (TD->getTypePaddedSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
11064       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
11065
11066     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
11067     if (AI.getAlignment() == 0)
11068       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
11069   }
11070
11071   return 0;
11072 }
11073
11074 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
11075   Value *Op = FI.getOperand(0);
11076
11077   // free undef -> unreachable.
11078   if (isa<UndefValue>(Op)) {
11079     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
11080     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
11081                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
11082     return EraseInstFromFunction(FI);
11083   }
11084   
11085   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
11086   // when lots of inlining happens.
11087   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
11088     return EraseInstFromFunction(FI);
11089   
11090   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
11091   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
11092     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
11093     return &FI;
11094   }
11095   
11096   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
11097   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
11098     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
11099       AddToWorkList(GEPI);
11100       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
11101       return &FI;
11102     }
11103   }
11104   
11105   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
11106   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
11107     if (MI->hasOneUse()) {
11108       EraseInstFromFunction(FI);
11109       return EraseInstFromFunction(*MI);
11110     }
11111
11112   return 0;
11113 }
11114
11115
11116 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
11117 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
11118                                         const TargetData *TD) {
11119   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
11120   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11121
11122   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
11123     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
11124     // directly if string length is small enough.
11125     std::string Str;
11126     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
11127       unsigned len = Str.length();
11128       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
11129       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
11130       // Replace LI with immediate integer store.
11131       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
11132         APInt StrVal(numBits, 0);
11133         APInt SingleChar(numBits, 0);
11134         if (TD->isLittleEndian()) {
11135           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
11136             SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
11137             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
11138           }
11139         } else {
11140           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
11141             SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
11142             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
11143           }
11144           // Append NULL at the end.
11145           SingleChar = 0;
11146           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
11147         }
11148         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
11149         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
11150       }
11151     }
11152   }
11153
11154   const PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI->getType());
11155   const Type *DestPTy = DestTy->getElementType();
11156   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
11157
11158     // If the address spaces don't match, don't eliminate the cast.
11159     if (DestTy->getAddressSpace() != SrcTy->getAddressSpace())
11160       return 0;
11161
11162     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11163
11164     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
11165          isa<VectorType>(DestPTy)) {
11166       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11167       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11168       // constants.
11169       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
11170         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11171           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
11172             Value *Idxs[2];
11173             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
11174             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
11175             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
11176             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11177           }
11178
11179       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
11180             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
11181           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
11182           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
11183           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
11184           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
11185                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
11186
11187         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11188         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
11189         // the result of the loaded value.
11190         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
11191                                                              CI->getName(),
11192                                                          LI.isVolatile()),LI);
11193         // Now cast the result of the load.
11194         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
11195       }
11196     }
11197   }
11198   return 0;
11199 }
11200
11201 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
11202 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
11203 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
11204 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
11205 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
11206   // If it is an alloca it is always safe to load from.
11207   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
11208
11209   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
11210   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
11211     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
11212     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
11213
11214   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
11215   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
11216   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
11217   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
11218   // the load entirely).
11219   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
11220
11221   while (BBI != E) {
11222     --BBI;
11223
11224     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
11225     // marked invalid.
11226     if (isa<FreeInst>(BBI) || 
11227         (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)))
11228       return false;
11229     
11230     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11231       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
11232     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11233       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
11234     }
11235
11236   }
11237   return false;
11238 }
11239
11240 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
11241   Value *Op = LI.getOperand(0);
11242
11243   // Attempt to improve the alignment.
11244   unsigned KnownAlign =
11245     GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD->getPrefTypeAlignment(LI.getType()));
11246   if (KnownAlign >
11247       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
11248                                 LI.getAlignment()))
11249     LI.setAlignment(KnownAlign);
11250
11251   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
11252   if (isa<CastInst>(Op))
11253     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11254       return Res;
11255
11256   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
11257   if (LI.isVolatile()) return 0;
11258   
11259   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
11260   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
11261   // separated by a few arithmetic operations.
11262   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
11263   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
11264     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
11265
11266   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
11267     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
11268     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11269     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
11270         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
11271       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11272       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11273       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11274       // CFG.
11275       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11276                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11277       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11278     }
11279   } 
11280
11281   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
11282     // load null/undef -> undef
11283     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11284     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
11285         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
11286       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
11287       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
11288       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
11289       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11290                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11291       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11292     }
11293
11294     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
11295     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
11296       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
11297         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
11298
11299     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
11300     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
11301       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
11302         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
11303           if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
11304             if (Constant *V = 
11305                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
11306               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
11307         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
11308           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11309           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11310           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11311           // CFG.
11312           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11313                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11314           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11315         }
11316
11317       } else if (CE->isCast()) {
11318         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11319           return Res;
11320       }
11321     }
11322   }
11323     
11324   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
11325   // is all undef or zero, we know what it loads.
11326   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
11327     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
11328       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
11329         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
11330       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
11331         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11332     }
11333   }
11334
11335   if (Op->hasOneUse()) {
11336     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11337     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11338     // exposes redundancy in the code.
11339     //
11340     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11341     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11342     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11343     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11344     // unconditionally.
11345     //
11346     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11347       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11348       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11349           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11350         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
11351                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
11352         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
11353                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
11354         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11355       }
11356
11357       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11358       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11359         if (C->isNullValue()) {
11360           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11361           return &LI;
11362         }
11363
11364       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11365       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11366         if (C->isNullValue()) {
11367           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11368           return &LI;
11369         }
11370     }
11371   }
11372   return 0;
11373 }
11374
11375 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11376 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
11377 /// SROA/mem2reg of the memory object.
11378 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11379   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11380   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11381
11382   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11383   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
11384   if (SrcTy == 0) return 0;
11385   
11386   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11387
11388   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
11389     return 0;
11390   
11391   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
11392   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
11393   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
11394   /// on 32-bit hosts.
11395   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
11396   
11397   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11398   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11399   // constants.
11400   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
11401     // Index through pointer.
11402     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
11403     NewGEPIndices.push_back(Zero);
11404     
11405     while (1) {
11406       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
11407         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
11408           break;
11409         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11410         SrcPTy = STy->getElementType(0);
11411       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
11412         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11413         SrcPTy = ATy->getElementType();
11414       } else {
11415         break;
11416       }
11417     }
11418     
11419     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
11420   }
11421
11422   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
11423     return 0;
11424   
11425   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
11426   // values with different sizes, we can't do the transformation.
11427   if (SrcTy->getAddressSpace() != 
11428         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
11429       IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
11430       IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy))
11431     return 0;
11432
11433   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11434   // the same size.  Instead of casting the pointer before 
11435   // the store, cast the value to be stored.
11436   Value *NewCast;
11437   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11438   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11439   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11440   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11441   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11442     if (CastSrcTy->isInteger())
11443       opcode = Instruction::IntToPtr;
11444   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11445     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11446       opcode = Instruction::PtrToInt;
11447   }
11448   
11449   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
11450   // emit a GEP to index into its first field.
11451   if (!NewGEPIndices.empty()) {
11452     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11453       CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(C, &NewGEPIndices[0], 
11454                                               NewGEPIndices.size());
11455     else
11456       CastOp = IC.InsertNewInstBefore(
11457               GetElementPtrInst::Create(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
11458                                         NewGEPIndices.end()), SI);
11459   }
11460   
11461   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
11462     NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
11463   else
11464     NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
11465       CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
11466       SI);
11467   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11468 }
11469
11470 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11471 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11472 /// value in code like this:
11473 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
11474 ///   store i32 0, i32* %t0
11475 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
11476 ///   %t2 = load i32* %t1
11477 ///
11478 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11479   // Test if the values are trivially equivalent.
11480   if (A == B) return true;
11481   
11482   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11483   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11484       isa<CastInst>(A) ||
11485       isa<PHINode>(A) ||
11486       isa<GetElementPtrInst>(A))
11487     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11488       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
11489         return true;
11490   
11491   // Otherwise they may not be equivalent.
11492   return false;
11493 }
11494
11495 // If this instruction has two uses, one of which is a llvm.dbg.declare,
11496 // return the llvm.dbg.declare.
11497 DbgDeclareInst *InstCombiner::hasOneUsePlusDeclare(Value *V) {
11498   if (!V->hasNUses(2))
11499     return 0;
11500   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
11501        UI != E; ++UI) {
11502     if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI))
11503       return DI;
11504     if (isa<BitCastInst>(UI) && UI->hasOneUse()) {
11505       if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI->use_begin()))
11506         return DI;
11507       }
11508   }
11509   return 0;
11510 }
11511
11512 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11513   Value *Val = SI.getOperand(0);
11514   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11515
11516   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11517     EraseInstFromFunction(SI);
11518     ++NumCombined;
11519     return 0;
11520   }
11521   
11522   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11523   // alloca dead.
11524   // If the RHS is an alloca with a two uses, the other one being a 
11525   // llvm.dbg.declare, zapify the store and the declare, making the
11526   // alloca dead.  We must do this to prevent declare's from affecting
11527   // codegen.
11528   if (!SI.isVolatile()) {
11529     if (Ptr->hasOneUse()) {
11530       if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11531         EraseInstFromFunction(SI);
11532         ++NumCombined;
11533         return 0;
11534       }
11535       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
11536         if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
11537           if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11538             EraseInstFromFunction(SI);
11539             ++NumCombined;
11540             return 0;
11541           }
11542           if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(GEP->getOperand(0))) {
11543             EraseInstFromFunction(*DI);
11544             EraseInstFromFunction(SI);
11545             ++NumCombined;
11546             return 0;
11547           }
11548         }
11549       }
11550     }
11551     if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(Ptr)) {
11552       EraseInstFromFunction(*DI);
11553       EraseInstFromFunction(SI);
11554       ++NumCombined;
11555       return 0;
11556     }
11557   }
11558
11559   // Attempt to improve the alignment.
11560   unsigned KnownAlign =
11561     GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD->getPrefTypeAlignment(Val->getType()));
11562   if (KnownAlign >
11563       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11564                                 SI.getAlignment()))
11565     SI.setAlignment(KnownAlign);
11566
11567   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
11568   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11569   // situation often occurs with bitfield accesses.
11570   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11571   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11572        --ScanInsts) {
11573     --BBI;
11574     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
11575     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
11576     // It is necessary for correctness to skip those that feed into a
11577     // llvm.dbg.declare, as these are not present when debugging is off.
11578     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11579         (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
11580       ScanInsts++;
11581       continue;
11582     }    
11583     
11584     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11585       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11586       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11587                                                           SI.getOperand(1))) {
11588         ++NumDeadStore;
11589         ++BBI;
11590         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11591         continue;
11592       }
11593       break;
11594     }
11595     
11596     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11597     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11598     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11599     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11600       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11601           !SI.isVolatile()) {
11602         EraseInstFromFunction(SI);
11603         ++NumCombined;
11604         return 0;
11605       }
11606       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11607       // may not be dead.
11608       break;
11609     }
11610     
11611     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11612     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11613       break;
11614   }
11615   
11616   
11617   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11618
11619   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11620   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11621     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11622       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11623       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11624         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11625       ++NumCombined;
11626     }
11627     return 0;  // Do not modify these!
11628   }
11629
11630   // store undef, Ptr -> noop
11631   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11632     EraseInstFromFunction(SI);
11633     ++NumCombined;
11634     return 0;
11635   }
11636
11637   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11638   // source instead.
11639   if (isa<CastInst>(Ptr))
11640     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11641       return Res;
11642   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11643     if (CE->isCast())
11644       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11645         return Res;
11646
11647   
11648   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
11649   // excepting debug info instructions and the pointer bitcasts that feed
11650   // into them), and if the block ends with an unconditional branch, try
11651   // to move it to the successor block.
11652   BBI = &SI; 
11653   do {
11654     ++BBI;
11655   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11656            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType())));
11657   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11658     if (BI->isUnconditional())
11659       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11660         return 0;  // xform done!
11661   
11662   return 0;
11663 }
11664
11665 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11666 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11667 /// into a phi node with a store in the successor.
11668 ///
11669 /// Simplify things like:
11670 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11671 /// into a phi node with a store in the successor.
11672 ///
11673 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11674   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11675   
11676   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11677   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11678   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11679   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11680   
11681   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11682   // the other predecessor.
11683   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11684   BasicBlock *OtherBB = 0;
11685   if (*PI != StoreBB)
11686     OtherBB = *PI;
11687   ++PI;
11688   if (PI == pred_end(DestBB))
11689     return false;
11690   
11691   if (*PI != StoreBB) {
11692     if (OtherBB)
11693       return false;
11694     OtherBB = *PI;
11695   }
11696   if (++PI != pred_end(DestBB))
11697     return false;
11698
11699   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11700   // for example, if SI is in an infinite loop)
11701   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11702     return false;
11703
11704   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11705   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11706   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11707   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11708     return false;
11709   
11710   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11711   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11712   StoreInst *OtherStore = 0;
11713   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11714     --BBI;
11715     // Skip over debugging info.
11716     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11717            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
11718       if (BBI==OtherBB->begin())
11719         return false;
11720       --BBI;
11721     }
11722     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11723     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11724     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11725       return false;
11726   } else {
11727     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11728     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11729     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11730         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11731       return false;
11732     
11733     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11734     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11735     // lives in OtherBB.
11736     for (;; --BBI) {
11737       // Check to see if we find the matching store.
11738       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11739         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11740           return false;
11741         break;
11742       }
11743       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11744       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11745       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11746           BBI == OtherBB->begin())
11747         return false;
11748     }
11749     
11750     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11751     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11752     // StoreBB.
11753     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11754       // FIXME: This should really be AA driven.
11755       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11756         return false;
11757     }
11758   }
11759   
11760   // Insert a PHI node now if we need it.
11761   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11762   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11763     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11764     PN->reserveOperandSpace(2);
11765     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11766     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11767     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11768   }
11769   
11770   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11771   // insert it.
11772   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11773   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11774                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11775   
11776   // Nuke the old stores.
11777   EraseInstFromFunction(SI);
11778   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11779   ++NumCombined;
11780   return true;
11781 }
11782
11783
11784 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11785   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11786   Value *X = 0;
11787   BasicBlock *TrueDest;
11788   BasicBlock *FalseDest;
11789   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11790       !isa<Constant>(X)) {
11791     // Swap Destinations and condition...
11792     BI.setCondition(X);
11793     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11794     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11795     return &BI;
11796   }
11797
11798   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11799   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11800   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11801                              TrueDest, FalseDest)))
11802     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11803          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11804       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11805       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11806       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11807       NewSCC->takeName(I);
11808       // Swap Destinations and condition...
11809       BI.setCondition(NewSCC);
11810       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11811       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11812       RemoveFromWorkList(I);
11813       I->eraseFromParent();
11814       AddToWorkList(NewSCC);
11815       return &BI;
11816     }
11817
11818   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11819   ICmpInst::Predicate IPred;
11820   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11821                       TrueDest, FalseDest)))
11822     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11823          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11824          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11825       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11826       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11827       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11828       NewSCC->takeName(I);
11829       // Swap Destinations and condition...
11830       BI.setCondition(NewSCC);
11831       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11832       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11833       RemoveFromWorkList(I);
11834       I->eraseFromParent();;
11835       AddToWorkList(NewSCC);
11836       return &BI;
11837     }
11838
11839   return 0;
11840 }
11841
11842 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11843   Value *Cond = SI.getCondition();
11844   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11845     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11846       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11847         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11848         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11849           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11850                                                 AddRHS));
11851         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11852         AddToWorkList(I);
11853         return &SI;
11854       }
11855   }
11856   return 0;
11857 }
11858
11859 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11860   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11861
11862   if (!EV.hasIndices())
11863     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11864
11865   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11866     if (isa<UndefValue>(C))
11867       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11868       
11869     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11870       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11871
11872     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11873       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11874       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11875       if (EV.getNumIndices() > 1)
11876         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11877         // first index
11878         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11879       else
11880         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11881     }
11882     return 0; // Can't handle other constants
11883   } 
11884   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11885     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11886     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11887     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11888          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11889          exti != exte && insi != inse;
11890          ++exti, ++insi) {
11891       if (*insi != *exti)
11892         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11893         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11894         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11895         // operand of the insert. i.e., replace
11896         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11897         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11898         // with
11899         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11900         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11901                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11902     }
11903     if (exti == exte && insi == inse)
11904       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11905       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11906       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11907       // with "i32 42"
11908       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11909     if (exti == exte) {
11910       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11911       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11912       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11913       // with
11914       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11915       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11916       // by switching the order of the insert and extract (though the
11917       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11918       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11919         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11920                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11921         EV);
11922       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11923                                      insi, inse);
11924     }
11925     if (insi == inse)
11926       // The insert list is a prefix of the extract list
11927       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11928       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11929       // i.e., replace
11930       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11931       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11932       // with
11933       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11934       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11935                                       exti, exte);
11936   }
11937   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11938   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11939   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11940   // the value inserted, if appropriate).
11941   return 0;
11942 }
11943
11944 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11945 /// is to leave as a vector operation.
11946 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11947   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11948     return true;
11949   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11950     if (isConstant) return true;
11951     // If all elts are the same, we can extract.
11952     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11953     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11954       if (C->getOperand(i) != Op0)
11955         return false;
11956     return true;
11957   }
11958   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11959   if (!I) return false;
11960   
11961   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11962   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11963   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11964       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11965     return true;
11966   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11967     return true;
11968   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11969     if (BO->hasOneUse() &&
11970         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11971          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11972       return true;
11973   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11974     if (CI->hasOneUse() &&
11975         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11976          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11977       return true;
11978   
11979   return false;
11980 }
11981
11982 /// Read and decode a shufflevector mask.
11983 ///
11984 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11985 /// elements in the input.
11986 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11987   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11988   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11989     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11990   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11991     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11992
11993   std::vector<unsigned> Result;
11994   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11995   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11996     if (isa<UndefValue>(*i))
11997       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11998     else
11999       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
12000   return Result;
12001 }
12002
12003 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
12004 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
12005 /// extracted from the vector.
12006 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
12007   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
12008   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
12009   unsigned Width = PTy->getNumElements();
12010   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
12011     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12012   
12013   if (isa<UndefValue>(V))
12014     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12015   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
12016     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
12017   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
12018     return CP->getOperand(EltNo);
12019   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12020     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
12021     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
12022       return 0;
12023     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
12024     
12025     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
12026     // inserted value.
12027     if (EltNo == IIElt) 
12028       return III->getOperand(1);
12029     
12030     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
12031     // vector input.
12032     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
12033   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
12034     unsigned LHSWidth =
12035       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12036     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
12037     if (InEl < LHSWidth)
12038       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
12039     else if (InEl < LHSWidth*2)
12040       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
12041     else
12042       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12043   }
12044   
12045   // Otherwise, we don't know.
12046   return 0;
12047 }
12048
12049 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
12050   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
12051   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
12052     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12053
12054   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
12055   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
12056     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
12057   
12058   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
12059     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
12060     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
12061     // (we do that below, but only when the index is constant).
12062     Constant *op0 = C->getOperand(0);
12063     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
12064       if (C->getOperand(i) != op0) {
12065         op0 = 0; 
12066         break;
12067       }
12068     if (op0)
12069       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
12070   }
12071   
12072   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
12073   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
12074   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
12075     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
12076     unsigned VectorWidth = 
12077       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12078       
12079     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
12080     // crashing the code below.
12081     if (IndexVal >= VectorWidth)
12082       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12083     
12084     // This instruction only demands the single element from the input vector.
12085     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
12086     // property.
12087     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
12088       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
12089       APInt DemandedMask(VectorWidth, 1 << IndexVal);
12090       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
12091                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
12092         EI.setOperand(0, V);
12093         return &EI;
12094       }
12095     }
12096     
12097     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
12098       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
12099     
12100     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
12101     // the same number of elements, see if we can find the source element from
12102     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
12103     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
12104       if (const VectorType *VT = 
12105               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
12106         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
12107           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
12108             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
12109     }
12110   }
12111   
12112   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
12113     if (I->hasOneUse()) {
12114       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
12115       // profitable to do so
12116       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
12117         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
12118         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
12119           ExtractElementInst *newEI0 = 
12120             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
12121                                    EI.getName()+".lhs");
12122           ExtractElementInst *newEI1 =
12123             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
12124                                    EI.getName()+".rhs");
12125           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
12126           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
12127           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
12128         }
12129       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
12130         unsigned AS = 
12131           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
12132         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
12133                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
12134         GetElementPtrInst *GEP =
12135           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
12136         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
12137         return new LoadInst(GEP);
12138       }
12139     }
12140     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
12141       // Extracting the inserted element?
12142       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
12143         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
12144       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
12145       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
12146       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
12147           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
12148         AddUsesToWorkList(EI);
12149         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
12150         return &EI;
12151       }
12152     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
12153       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
12154       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
12155       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
12156         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
12157         Value *Src;
12158         unsigned LHSWidth =
12159           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12160
12161         if (SrcIdx < LHSWidth)
12162           Src = SVI->getOperand(0);
12163         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
12164           SrcIdx -= LHSWidth;
12165           Src = SVI->getOperand(1);
12166         } else {
12167           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12168         }
12169         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
12170       }
12171     }
12172   }
12173   return 0;
12174 }
12175
12176 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
12177 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
12178 /// Otherwise, return false.
12179 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
12180                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
12181   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
12182          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
12183   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12184
12185   if (isa<UndefValue>(V)) {
12186     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12187     return true;
12188   } else if (V == LHS) {
12189     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12190       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
12191     return true;
12192   } else if (V == RHS) {
12193     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12194       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
12195     return true;
12196   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12197     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12198     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12199     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12200     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12201     
12202     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
12203       return false;
12204     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12205     
12206     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
12207       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12208       // transitively ok.
12209       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
12210         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
12211         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
12212         return true;
12213       }      
12214     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
12215       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
12216           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12217         unsigned ExtractedIdx =
12218           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12219         
12220         // This must be extracting from either LHS or RHS.
12221         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
12222           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12223           // transitively ok.
12224           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
12225             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
12226             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
12227               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12228                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
12229             } else {
12230               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
12231               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12232                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
12233               
12234             }
12235             return true;
12236           }
12237         }
12238       }
12239     }
12240   }
12241   // TODO: Handle shufflevector here!
12242   
12243   return false;
12244 }
12245
12246 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
12247 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
12248 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
12249 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
12250                                      Value *&RHS) {
12251   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
12252          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
12253          "Invalid shuffle!");
12254   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12255
12256   if (isa<UndefValue>(V)) {
12257     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12258     return V;
12259   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
12260     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
12261     return V;
12262   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12263     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12264     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12265     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12266     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12267     
12268     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12269       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12270           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12271         unsigned ExtractedIdx =
12272           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12273         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12274         
12275         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
12276         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
12277         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
12278           RHS = EI->getOperand(0);
12279           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
12280           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12281             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
12282           return V;
12283         }
12284         
12285         if (VecOp == RHS) {
12286           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
12287           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
12288           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
12289             if (i != InsertedIdx)
12290               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
12291           }
12292           return V;
12293         }
12294         
12295         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
12296         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
12297         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
12298           return EI->getOperand(0);
12299         
12300       }
12301     }
12302   }
12303   // TODO: Handle shufflevector here!
12304   
12305   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
12306   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12307     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
12308   return V;
12309 }
12310
12311 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
12312   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
12313   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
12314   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
12315   
12316   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
12317   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
12318     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12319   
12320   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
12321   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
12322   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12323     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12324         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
12325       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
12326       unsigned ExtractedIdx =
12327         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12328       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12329       
12330       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
12331         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12332       
12333       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
12334         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
12335       
12336       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
12337       // back into the same place, just use the input vector.
12338       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
12339         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
12340       
12341       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
12342       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
12343       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
12344       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
12345       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
12346         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
12347         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
12348         // Build a new shuffle mask.
12349         std::vector<Constant*> Mask;
12350         if (isa<UndefValue>(VecOp))
12351           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12352         else {
12353           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
12354           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
12355                                                        NumVectorElts));
12356         } 
12357         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
12358         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
12359                                      ConstantVector::get(Mask));
12360       }
12361       
12362       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
12363       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
12364       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
12365         std::vector<Constant*> Mask;
12366         Value *RHS = 0;
12367         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
12368         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
12369         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
12370         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
12371       }
12372     }
12373   }
12374
12375   return 0;
12376 }
12377
12378
12379 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
12380   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
12381   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
12382   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
12383
12384   bool MadeChange = false;
12385
12386   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
12387   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
12388     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
12389
12390   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
12391
12392   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
12393     return 0;
12394
12395   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12396   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12397   if (SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
12398     LHS = SVI.getOperand(0);
12399     RHS = SVI.getOperand(1);
12400     MadeChange = true;
12401   }
12402   
12403   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
12404   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
12405   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
12406     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
12407       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
12408       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12409     }
12410     
12411     // Remap any references to RHS to use LHS.
12412     std::vector<Constant*> Elts;
12413     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12414       if (Mask[i] >= 2*e)
12415         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12416       else {
12417         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
12418             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
12419           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
12420           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12421         } else {
12422           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
12423           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
12424         }
12425       }
12426     }
12427     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12428     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12429     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12430     LHS = SVI.getOperand(0);
12431     RHS = SVI.getOperand(1);
12432     MadeChange = true;
12433   }
12434   
12435   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12436   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12437     
12438   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12439     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12440     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12441     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12442       
12443     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12444     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12445   }
12446
12447   // Eliminate identity shuffles.
12448   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12449   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12450   
12451   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12452   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12453   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12454   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12455   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12456   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12457   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12458   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12459   // (splat(splat)) -> splat.
12460   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12461     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12462       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12463
12464       std::vector<unsigned> NewMask;
12465       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12466         if (Mask[i] >= 2*e)
12467           NewMask.push_back(2*e);
12468         else
12469           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12470       
12471       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
12472       // the replacement.
12473       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12474         unsigned LHSInNElts =
12475           cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12476         std::vector<Constant*> Elts;
12477         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12478           if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
12479             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12480           } else {
12481             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
12482           }
12483         }
12484         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12485                                      LHSSVI->getOperand(1),
12486                                      ConstantVector::get(Elts));
12487       }
12488     }
12489   }
12490
12491   return MadeChange ? &SVI : 0;
12492 }
12493
12494
12495
12496
12497 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12498 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12499 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12500 /// end of its block.
12501 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12502   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12503
12504   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12505   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
12506     return false;
12507
12508   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12509   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12510         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12511     return false;
12512
12513   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12514   // the end of block that could change the value.
12515   if (I->mayReadFromMemory()) {
12516     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12517          Scan != E; ++Scan)
12518       if (Scan->mayWriteToMemory())
12519         return false;
12520   }
12521
12522   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12523
12524   CopyPrecedingStopPoint(I, InsertPos);
12525   I->moveBefore(InsertPos);
12526   ++NumSunkInst;
12527   return true;
12528 }
12529
12530
12531 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12532 /// all reachable code to the worklist.
12533 ///
12534 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12535 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12536 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12537 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12538 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12539 ///
12540 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12541                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12542                                        InstCombiner &IC,
12543                                        const TargetData *TD) {
12544   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12545   Worklist.push_back(BB);
12546
12547   while (!Worklist.empty()) {
12548     BB = Worklist.back();
12549     Worklist.pop_back();
12550     
12551     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12552     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12553
12554     DbgInfoIntrinsic *DBI_Prev = NULL;
12555     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12556       Instruction *Inst = BBI++;
12557       
12558       // DCE instruction if trivially dead.
12559       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12560         ++NumDeadInst;
12561         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
12562         Inst->eraseFromParent();
12563         continue;
12564       }
12565       
12566       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12567       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12568         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
12569         Inst->replaceAllUsesWith(C);
12570         ++NumConstProp;
12571         Inst->eraseFromParent();
12572         continue;
12573       }
12574      
12575       // If there are two consecutive llvm.dbg.stoppoint calls then
12576       // it is likely that the optimizer deleted code in between these
12577       // two intrinsics. 
12578       DbgInfoIntrinsic *DBI_Next = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(Inst);
12579       if (DBI_Next) {
12580         if (DBI_Prev
12581             && DBI_Prev->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint
12582             && DBI_Next->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint) {
12583           IC.RemoveFromWorkList(DBI_Prev);
12584           DBI_Prev->eraseFromParent();
12585         }
12586         DBI_Prev = DBI_Next;
12587       } else {
12588         DBI_Prev = 0;
12589       }
12590
12591       IC.AddToWorkList(Inst);
12592     }
12593
12594     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12595     // constant, only visit the reachable successor.
12596     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12597     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12598       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12599         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12600         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12601         Worklist.push_back(ReachableBB);
12602         continue;
12603       }
12604     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12605       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12606         // See if this is an explicit destination.
12607         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12608           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12609             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12610             Worklist.push_back(ReachableBB);
12611             continue;
12612           }
12613         
12614         // Otherwise it is the default destination.
12615         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12616         continue;
12617       }
12618     }
12619     
12620     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12621       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12622   }
12623 }
12624
12625 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12626   bool Changed = false;
12627   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12628   
12629   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12630              << F.getNameStr() << "\n");
12631
12632   {
12633     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12634     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12635     // track of which blocks we visit.
12636     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12637     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12638
12639     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12640     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12641     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12642     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12643       if (!Visited.count(BB)) {
12644         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12645         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12646           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12647
12648           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12649           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
12650           // going to do one without it.
12651           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
12652             ++NumDeadInst;
12653             Changed = true;
12654           }
12655           if (!I->use_empty())
12656             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12657           I->eraseFromParent();
12658         }
12659       }
12660   }
12661
12662   while (!Worklist.empty()) {
12663     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12664     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12665
12666     // Check to see if we can DCE the instruction.
12667     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12668       // Add operands to the worklist.
12669       if (I->getNumOperands() < 4)
12670         AddUsesToWorkList(*I);
12671       ++NumDeadInst;
12672
12673       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12674
12675       I->eraseFromParent();
12676       RemoveFromWorkList(I);
12677       Changed = true;
12678       continue;
12679     }
12680
12681     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12682     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12683       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12684
12685       // Add operands to the worklist.
12686       AddUsesToWorkList(*I);
12687       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12688
12689       ++NumConstProp;
12690       I->eraseFromParent();
12691       RemoveFromWorkList(I);
12692       Changed = true;
12693       continue;
12694     }
12695
12696     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12697       // See if we can constant fold its operands.
12698       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
12699         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i))
12700           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12701             if (NewC != CE) {
12702               i->set(NewC);
12703               Changed = true;
12704             }
12705     }
12706
12707     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12708     if (I->hasOneUse()) {
12709       BasicBlock *BB = I->getParent();
12710       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12711       if (UserParent != BB) {
12712         bool UserIsSuccessor = false;
12713         // See if the user is one of our successors.
12714         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12715           if (*SI == UserParent) {
12716             UserIsSuccessor = true;
12717             break;
12718           }
12719
12720         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12721         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12722         // otherwise), we can keep going.
12723         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12724             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12725           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12726           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12727       }
12728     }
12729
12730     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12731 #ifndef NDEBUG
12732     std::string OrigI;
12733 #endif
12734     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12735     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12736       ++NumCombined;
12737       // Should we replace the old instruction with a new one?
12738       if (Result != I) {
12739         DOUT << "IC: Old = " << *I
12740              << "    New = " << *Result;
12741
12742         // Everything uses the new instruction now.
12743         I->replaceAllUsesWith(Result);
12744
12745         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12746         AddToWorkList(Result);
12747         AddUsersToWorkList(*Result);
12748
12749         // Move the name to the new instruction first.
12750         Result->takeName(I);
12751
12752         // Insert the new instruction into the basic block...
12753         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12754         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12755
12756         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12757           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12758             ++InsertPos;
12759
12760         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12761
12762         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12763         // use counts.
12764         AddUsesToWorkList(*I);
12765
12766         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12767         // we do not process an instruction that has been deleted.
12768         RemoveFromWorkList(I);
12769
12770         // Erase the old instruction.
12771         InstParent->getInstList().erase(I);
12772       } else {
12773 #ifndef NDEBUG
12774         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12775              << "    New = " << *I;
12776 #endif
12777
12778         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12779         // if so, remove it.
12780         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12781           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12782           // use counts.
12783           AddUsesToWorkList(*I);
12784
12785           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12786           // occurrences of this instruction.
12787           RemoveFromWorkList(I);
12788           I->eraseFromParent();
12789         } else {
12790           AddToWorkList(I);
12791           AddUsersToWorkList(*I);
12792         }
12793       }
12794       Changed = true;
12795     }
12796   }
12797
12798   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12799     
12800   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12801   WorklistMap.clear();
12802   return Changed;
12803 }
12804
12805
12806 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12807   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12808   
12809   bool EverMadeChange = false;
12810
12811   // Iterate while there is work to do.
12812   unsigned Iteration = 0;
12813   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12814     EverMadeChange = true;
12815   return EverMadeChange;
12816 }
12817
12818 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12819   return new InstCombiner();
12820 }