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