lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

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