Reapply r219832 - InstCombine: Narrow switch instructions using known bits.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstructionCombining.cpp
index 88405c9d4d8dec35ba298bd9ee87a882a70cc85c..8d74976cb18b33f4407fad9f86b80933623edfaa 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "instcombine"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 #include "InstCombine.h"
-#include "llvm/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm-c/Initialization.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionTracker.h"
 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
-#include "llvm/Target/TargetData.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
+#include "llvm/IR/CFG.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
+#include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
+#include "llvm/IR/ValueHandle.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
-#include "llvm/Support/PatternMatch.h"
-#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
-#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
-#include "llvm-c/Initialization.h"
 #include <algorithm>
 #include <climits>
 using namespace llvm;
 using namespace llvm::PatternMatch;
 
+#define DEBUG_TYPE "instcombine"
+
 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
@@ -65,6 +70,12 @@ STATISTIC(NumExpand,    "Number of expansions");
 STATISTIC(NumFactor   , "Number of factorizations");
 STATISTIC(NumReassoc  , "Number of reassociations");
 
+static cl::opt<bool>
+    EnableUnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
+                         cl::init(false),
+                         cl::desc("Enable unsafe double to float "
+                                  "shrinking for math lib calls"));
+
 // Initialization Routines
 void llvm::initializeInstCombine(PassRegistry &Registry) {
   initializeInstCombinerPass(Registry);
@@ -77,18 +88,20 @@ void LLVMInitializeInstCombine(LLVMPassRegistryRef R) {
 char InstCombiner::ID = 0;
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(InstCombiner, "instcombine",
                 "Combine redundant instructions", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionTracker)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
 INITIALIZE_PASS_END(InstCombiner, "instcombine",
                 "Combine redundant instructions", false, false)
 
 void InstCombiner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.setPreservesCFG();
+  AU.addRequired<AssumptionTracker>();
   AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
 }
 
 
 Value *InstCombiner::EmitGEPOffset(User *GEP) {
-  return llvm::EmitGEPOffset(Builder, *getTargetData(), GEP);
+  return llvm::EmitGEPOffset(Builder, *getDataLayout(), GEP);
 }
 
 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
@@ -97,13 +110,13 @@ Value *InstCombiner::EmitGEPOffset(User *GEP) {
 bool InstCombiner::ShouldChangeType(Type *From, Type *To) const {
   assert(From->isIntegerTy() && To->isIntegerTy());
 
-  // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
-  if (!TD) return false;
+  // If we don't have DL, we don't know if the source/dest are legal.
+  if (!DL) return false;
 
   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
-  bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
-  bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
+  bool FromLegal = DL->isLegalInteger(FromWidth);
+  bool ToLegal = DL->isLegalInteger(ToWidth);
 
   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
   // type, don't do the transformation.
@@ -156,6 +169,21 @@ static bool MaintainNoSignedWrap(BinaryOperator &I, Value *B, Value *C) {
   return !Overflow;
 }
 
+/// Conservatively clears subclassOptionalData after a reassociation or
+/// commutation. We preserve fast-math flags when applicable as they can be
+/// preserved.
+static void ClearSubclassDataAfterReassociation(BinaryOperator &I) {
+  FPMathOperator *FPMO = dyn_cast<FPMathOperator>(&I);
+  if (!FPMO) {
+    I.clearSubclassOptionalData();
+    return;
+  }
+
+  FastMathFlags FMF = I.getFastMathFlags();
+  I.clearSubclassOptionalData();
+  I.setFastMathFlags(FMF);
+}
+
 /// SimplifyAssociativeOrCommutative - This performs a few simplifications for
 /// operators which are associative or commutative:
 //
@@ -200,20 +228,20 @@ bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
         Value *C = I.getOperand(1);
 
         // Does "B op C" simplify?
-        if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD)) {
+        if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, DL)) {
           // It simplifies to V.  Form "A op V".
           I.setOperand(0, A);
           I.setOperand(1, V);
           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
           // preserved by the reassociation.
           if (MaintainNoSignedWrap(I, B, C) &&
-             (!Op0 || (isa<BinaryOperator>(Op0) && Op0->hasNoSignedWrap()))) {
+              (!Op0 || (isa<BinaryOperator>(Op0) && Op0->hasNoSignedWrap()))) {
             // Note: this is only valid because SimplifyBinOp doesn't look at
             // the operands to Op0.
             I.clearSubclassOptionalData();
             I.setHasNoSignedWrap(true);
           } else {
-            I.clearSubclassOptionalData();
+            ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
           }
 
           Changed = true;
@@ -229,13 +257,13 @@ bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
         Value *C = Op1->getOperand(1);
 
         // Does "A op B" simplify?
-        if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD)) {
+        if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, DL)) {
           // It simplifies to V.  Form "V op C".
           I.setOperand(0, V);
           I.setOperand(1, C);
           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
           // preserved by the reassociation.
-          I.clearSubclassOptionalData();
+          ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
           Changed = true;
           ++NumReassoc;
           continue;
@@ -251,13 +279,13 @@ bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
         Value *C = I.getOperand(1);
 
         // Does "C op A" simplify?
-        if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD)) {
+        if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, DL)) {
           // It simplifies to V.  Form "V op B".
           I.setOperand(0, V);
           I.setOperand(1, B);
           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
           // preserved by the reassociation.
-          I.clearSubclassOptionalData();
+          ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
           Changed = true;
           ++NumReassoc;
           continue;
@@ -271,13 +299,13 @@ bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
         Value *C = Op1->getOperand(1);
 
         // Does "C op A" simplify?
-        if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD)) {
+        if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, DL)) {
           // It simplifies to V.  Form "B op V".
           I.setOperand(0, B);
           I.setOperand(1, V);
           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
           // preserved by the reassociation.
-          I.clearSubclassOptionalData();
+          ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
           Changed = true;
           ++NumReassoc;
           continue;
@@ -298,13 +326,19 @@ bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
 
         Constant *Folded = ConstantExpr::get(Opcode, C1, C2);
         BinaryOperator *New = BinaryOperator::Create(Opcode, A, B);
+        if (isa<FPMathOperator>(New)) {
+          FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
+          Flags &= Op0->getFastMathFlags();
+          Flags &= Op1->getFastMathFlags();
+          New->setFastMathFlags(Flags);
+        }
         InsertNewInstWith(New, I);
         New->takeName(Op1);
         I.setOperand(0, New);
         I.setOperand(1, Folded);
         // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
         // preserved by the reassociation.
-        I.clearSubclassOptionalData();
+        ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
 
         Changed = true;
         continue;
@@ -361,12 +395,163 @@ static bool RightDistributesOverLeft(Instruction::BinaryOps LOp,
                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
   if (Instruction::isCommutative(ROp))
     return LeftDistributesOverRight(ROp, LOp);
+
+  switch (LOp) {
+  default:
+    return false;
+  // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
+  // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
+  // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+    switch (ROp) {
+    default:
+      return false;
+    case Instruction::Shl:
+    case Instruction::LShr:
+    case Instruction::AShr:
+      return true;
+    }
+  }
   // TODO: It would be nice to handle division, aka "(X + Y)/Z = X/Z + Y/Z",
   // but this requires knowing that the addition does not overflow and other
   // such subtleties.
   return false;
 }
 
+/// This function returns identity value for given opcode, which can be used to
+/// factor patterns like (X * 2) + X ==> (X * 2) + (X * 1) ==> X * (2 + 1).
+static Value *getIdentityValue(Instruction::BinaryOps OpCode, Value *V) {
+  if (isa<Constant>(V))
+    return nullptr;
+
+  if (OpCode == Instruction::Mul)
+    return ConstantInt::get(V->getType(), 1);
+
+  // TODO: We can handle other cases e.g. Instruction::And, Instruction::Or etc.
+
+  return nullptr;
+}
+
+/// This function factors binary ops which can be combined using distributive
+/// laws. This function tries to transform 'Op' based TopLevelOpcode to enable
+/// factorization e.g for ADD(SHL(X , 2), MUL(X, 5)), When this function called
+/// with TopLevelOpcode == Instruction::Add and Op = SHL(X, 2), transforms
+/// SHL(X, 2) to MUL(X, 4) i.e. returns Instruction::Mul with LHS set to 'X' and
+/// RHS to 4.
+static Instruction::BinaryOps
+getBinOpsForFactorization(Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode,
+                          BinaryOperator *Op, Value *&LHS, Value *&RHS) {
+  if (!Op)
+    return Instruction::BinaryOpsEnd;
+
+  LHS = Op->getOperand(0);
+  RHS = Op->getOperand(1);
+
+  switch (TopLevelOpcode) {
+  default:
+    return Op->getOpcode();
+
+  case Instruction::Add:
+  case Instruction::Sub:
+    if (Op->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+      if (Constant *CST = dyn_cast<Constant>(Op->getOperand(1))) {
+        // The multiplier is really 1 << CST.
+        RHS = ConstantExpr::getShl(ConstantInt::get(Op->getType(), 1), CST);
+        return Instruction::Mul;
+      }
+    }
+    return Op->getOpcode();
+  }
+
+  // TODO: We can add other conversions e.g. shr => div etc.
+}
+
+/// This tries to simplify binary operations by factorizing out common terms
+/// (e. g. "(A*B)+(A*C)" -> "A*(B+C)").
+static Value *tryFactorization(InstCombiner::BuilderTy *Builder,
+                               const DataLayout *DL, BinaryOperator &I,
+                               Instruction::BinaryOps InnerOpcode, Value *A,
+                               Value *B, Value *C, Value *D) {
+
+  // If any of A, B, C, D are null, we can not factor I, return early.
+  // Checking A and C should be enough.
+  if (!A || !C || !B || !D)
+    return nullptr;
+
+  Value *SimplifiedInst = nullptr;
+  Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
+  Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode = I.getOpcode();
+
+  // Does "X op' Y" always equal "Y op' X"?
+  bool InnerCommutative = Instruction::isCommutative(InnerOpcode);
+
+  // Does "X op' (Y op Z)" always equal "(X op' Y) op (X op' Z)"?
+  if (LeftDistributesOverRight(InnerOpcode, TopLevelOpcode))
+    // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
+    // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
+    if (A == C || (InnerCommutative && A == D)) {
+      if (A != C)
+        std::swap(C, D);
+      // Consider forming "A op' (B op D)".
+      // If "B op D" simplifies then it can be formed with no cost.
+      Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, D, DL);
+      // If "B op D" doesn't simplify then only go on if both of the existing
+      // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
+      if (!V && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse())
+        V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, B, D, RHS->getName());
+      if (V) {
+        SimplifiedInst = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, A, V);
+      }
+    }
+
+  // Does "(X op Y) op' Z" always equal "(X op' Z) op (Y op' Z)"?
+  if (!SimplifiedInst && RightDistributesOverLeft(TopLevelOpcode, InnerOpcode))
+    // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
+    // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
+    if (B == D || (InnerCommutative && B == C)) {
+      if (B != D)
+        std::swap(C, D);
+      // Consider forming "(A op C) op' B".
+      // If "A op C" simplifies then it can be formed with no cost.
+      Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL);
+
+      // If "A op C" doesn't simplify then only go on if both of the existing
+      // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
+      if (!V && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse())
+        V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, A, C, LHS->getName());
+      if (V) {
+        SimplifiedInst = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, V, B);
+      }
+    }
+
+  if (SimplifiedInst) {
+    ++NumFactor;
+    SimplifiedInst->takeName(&I);
+
+    // Check if we can add NSW flag to SimplifiedInst. If so, set NSW flag.
+    // TODO: Check for NUW.
+    if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(SimplifiedInst)) {
+      if (isa<OverflowingBinaryOperator>(SimplifiedInst)) {
+        bool HasNSW = false;
+        if (isa<OverflowingBinaryOperator>(&I))
+          HasNSW = I.hasNoSignedWrap();
+
+        if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
+          if (isa<OverflowingBinaryOperator>(Op0))
+            HasNSW &= Op0->hasNoSignedWrap();
+
+        if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
+          if (isa<OverflowingBinaryOperator>(Op1))
+            HasNSW &= Op1->hasNoSignedWrap();
+        BO->setHasNoSignedWrap(HasNSW);
+      }
+    }
+  }
+  return SimplifiedInst;
+}
+
 /// SimplifyUsingDistributiveLaws - This tries to simplify binary operations
 /// which some other binary operation distributes over either by factorizing
 /// out common terms (eg "(A*B)+(A*C)" -> "A*(B+C)") or expanding out if this
@@ -376,63 +561,31 @@ Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
-  Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode = I.getOpcode(); // op
 
   // Factorization.
-  if (Op0 && Op1 && Op0->getOpcode() == Op1->getOpcode()) {
-    // The instruction has the form "(A op' B) op (C op' D)".  Try to factorize
-    // a common term.
-    Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
-    Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
-    Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
+  Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
+  auto TopLevelOpcode = I.getOpcode();
+  auto LHSOpcode = getBinOpsForFactorization(TopLevelOpcode, Op0, A, B);
+  auto RHSOpcode = getBinOpsForFactorization(TopLevelOpcode, Op1, C, D);
+
+  // The instruction has the form "(A op' B) op (C op' D)".  Try to factorize
+  // a common term.
+  if (LHSOpcode == RHSOpcode) {
+    if (Value *V = tryFactorization(Builder, DL, I, LHSOpcode, A, B, C, D))
+      return V;
+  }
 
-    // Does "X op' Y" always equal "Y op' X"?
-    bool InnerCommutative = Instruction::isCommutative(InnerOpcode);
-
-    // Does "X op' (Y op Z)" always equal "(X op' Y) op (X op' Z)"?
-    if (LeftDistributesOverRight(InnerOpcode, TopLevelOpcode))
-      // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
-      // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
-      if (A == C || (InnerCommutative && A == D)) {
-        if (A != C)
-          std::swap(C, D);
-        // Consider forming "A op' (B op D)".
-        // If "B op D" simplifies then it can be formed with no cost.
-        Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, D, TD);
-        // If "B op D" doesn't simplify then only go on if both of the existing
-        // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
-        if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
-          V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, B, D, Op1->getName());
-        if (V) {
-          ++NumFactor;
-          V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, A, V);
-          V->takeName(&I);
-          return V;
-        }
-      }
+  // The instruction has the form "(A op' B) op (C)".  Try to factorize common
+  // term.
+  if (Value *V = tryFactorization(Builder, DL, I, LHSOpcode, A, B, RHS,
+                                  getIdentityValue(LHSOpcode, RHS)))
+    return V;
 
-    // Does "(X op Y) op' Z" always equal "(X op' Z) op (Y op' Z)"?
-    if (RightDistributesOverLeft(TopLevelOpcode, InnerOpcode))
-      // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
-      // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
-      if (B == D || (InnerCommutative && B == C)) {
-        if (B != D)
-          std::swap(C, D);
-        // Consider forming "(A op C) op' B".
-        // If "A op C" simplifies then it can be formed with no cost.
-        Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD);
-        // If "A op C" doesn't simplify then only go on if both of the existing
-        // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
-        if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
-          V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, A, C, Op0->getName());
-        if (V) {
-          ++NumFactor;
-          V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, V, B);
-          V->takeName(&I);
-          return V;
-        }
-      }
-  }
+  // The instruction has the form "(B) op (C op' D)".  Try to factorize common
+  // term.
+  if (Value *V = tryFactorization(Builder, DL, I, RHSOpcode, LHS,
+                                  getIdentityValue(RHSOpcode, LHS), C, D))
+    return V;
 
   // Expansion.
   if (Op0 && RightDistributesOverLeft(Op0->getOpcode(), TopLevelOpcode)) {
@@ -442,8 +595,8 @@ Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
 
     // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
-    if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD))
-      if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, C, TD)) {
+    if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL))
+      if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, C, DL)) {
         // They do! Return "L op' R".
         ++NumExpand;
         // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
@@ -451,7 +604,7 @@ Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == B && R == A))
           return Op0;
         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
-        if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, TD))
+        if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, DL))
           return V;
         // Otherwise, create a new instruction.
         C = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
@@ -467,8 +620,8 @@ Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op1->getOpcode(); // op'
 
     // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
-    if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, B, TD))
-      if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD)) {
+    if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, B, DL))
+      if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL)) {
         // They do! Return "L op' R".
         ++NumExpand;
         // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
@@ -476,7 +629,7 @@ Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == C && R == B))
           return Op1;
         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
-        if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, TD))
+        if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, DL))
           return V;
         // Otherwise, create a new instruction.
         A = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
@@ -485,7 +638,7 @@ Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
       }
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
@@ -503,15 +656,15 @@ Value *InstCombiner::dyn_castNegVal(Value *V) const {
     if (C->getType()->getElementType()->isIntegerTy())
       return ConstantExpr::getNeg(C);
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
 // form).
 //
-Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V) const {
-  if (BinaryOperator::isFNeg(V))
+Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V, bool IgnoreZeroSign) const {
+  if (BinaryOperator::isFNeg(V, IgnoreZeroSign))
     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
 
   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
@@ -522,7 +675,7 @@ Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V) const {
     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPointTy())
       return ConstantExpr::getFNeg(C);
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
@@ -545,9 +698,14 @@ static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
   if (!ConstIsRHS)
     std::swap(Op0, Op1);
 
-  if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
-    return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
+  if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) {
+    Value *RI = IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
                                     SO->getName()+".op");
+    Instruction *FPInst = dyn_cast<Instruction>(RI);
+    if (FPInst && isa<FPMathOperator>(FPInst))
+      FPInst->copyFastMathFlags(BO);
+    return RI;
+  }
   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
                                    SO->getName()+".cmp");
@@ -563,13 +721,13 @@ static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 // not have a second operand.
 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
   // Don't modify shared select instructions
-  if (!SI->hasOneUse()) return 0;
+  if (!SI->hasOneUse()) return nullptr;
   Value *TV = SI->getOperand(1);
   Value *FV = SI->getOperand(2);
 
   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
-    if (SI->getType()->isIntegerTy(1)) return 0;
+    if (SI->getType()->isIntegerTy(1)) return nullptr;
 
     // If it's a bitcast involving vectors, make sure it has the same number of
     // elements on both sides.
@@ -578,10 +736,10 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
       VectorType *SrcTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getSrcTy());
 
       // Verify that either both or neither are vectors.
-      if ((SrcTy == NULL) != (DestTy == NULL)) return 0;
+      if ((SrcTy == nullptr) != (DestTy == nullptr)) return nullptr;
       // If vectors, verify that they have the same number of elements.
       if (SrcTy && SrcTy->getNumElements() != DestTy->getNumElements())
-        return 0;
+        return nullptr;
     }
 
     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, this);
@@ -590,7 +748,7 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
     return SelectInst::Create(SI->getCondition(),
                               SelectTrueVal, SelectFalseVal);
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 
@@ -602,18 +760,17 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
   if (NumPHIValues == 0)
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   // We normally only transform phis with a single use.  However, if a PHI has
   // multiple uses and they are all the same operation, we can fold *all* of the
   // uses into the PHI.
   if (!PN->hasOneUse()) {
     // Walk the use list for the instruction, comparing them to I.
-    for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
-         UI != E; ++UI) {
-      Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
-      if (User != &I && !I.isIdenticalTo(User))
-        return 0;
+    for (User *U : PN->users()) {
+      Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
+      if (UI != &I && !I.isIdenticalTo(UI))
+        return nullptr;
     }
     // Otherwise, we can replace *all* users with the new PHI we form.
   }
@@ -623,14 +780,14 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
   // their computation can be expensive without a cost model.
-  BasicBlock *NonConstBB = 0;
+  BasicBlock *NonConstBB = nullptr;
   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
     Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
     if (isa<Constant>(InVal) && !isa<ConstantExpr>(InVal))
       continue;
 
-    if (isa<PHINode>(InVal)) return 0;  // Itself a phi.
-    if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
+    if (isa<PHINode>(InVal)) return nullptr;  // Itself a phi.
+    if (NonConstBB) return nullptr;  // More than one non-const value.
 
     NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
 
@@ -638,22 +795,22 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
     // insert a computation after it without breaking the edge.
     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
       if (II->getParent() == NonConstBB)
-        return 0;
+        return nullptr;
 
     // If the incoming non-constant value is in I's block, we will remove one
     // instruction, but insert another equivalent one, leading to infinite
     // instcombine.
     if (NonConstBB == I.getParent())
-      return 0;
+      return nullptr;
   }
 
   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
-  if (NonConstBB != 0) {
+  if (NonConstBB != nullptr) {
     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
-    if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
+    if (!BI || !BI->isUnconditional()) return nullptr;
   }
 
   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
@@ -677,8 +834,11 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
-      Value *InV = 0;
-      if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
+      Value *InV = nullptr;
+      // Beware of ConstantExpr:  it may eventually evaluate to getNullValue,
+      // even if currently isNullValue gives false.
+      Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
+      if (InC && !isa<ConstantExpr>(InC))
         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
       else
         InV = Builder->CreateSelect(PN->getIncomingValue(i),
@@ -688,7 +848,7 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
   } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I)) {
     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
-      Value *InV = 0;
+      Value *InV = nullptr;
       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
         InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
       else if (isa<ICmpInst>(CI))
@@ -702,7 +862,7 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
-      Value *InV = 0;
+      Value *InV = nullptr;
       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
         InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
       else
@@ -724,8 +884,7 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
     }
   }
 
-  for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
-       UI != E; ) {
+  for (auto UI = PN->user_begin(), E = PN->user_end(); UI != E;) {
     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
     if (User == &I) continue;
     ReplaceInstUsesWith(*User, NewPN);
@@ -734,21 +893,27 @@ Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 }
 
-/// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
-/// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
-/// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
-/// resultant element type, otherwise return null.
-Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(Type *Ty, int64_t Offset,
-                                          SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices) {
-  if (!TD) return 0;
-  if (!Ty->isSized()) return 0;
+/// FindElementAtOffset - Given a pointer type and a constant offset, determine
+/// whether or not there is a sequence of GEP indices into the pointed type that
+/// will land us at the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and
+/// return the resultant element type, otherwise return null.
+Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(Type *PtrTy, int64_t Offset,
+                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices) {
+  assert(PtrTy->isPtrOrPtrVectorTy());
+
+  if (!DL)
+    return nullptr;
+
+  Type *Ty = PtrTy->getPointerElementType();
+  if (!Ty->isSized())
+    return nullptr;
 
   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
   // is something like [0 x {int, int}]
-  Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ty->getContext());
+  Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(PtrTy);
   int64_t FirstIdx = 0;
-  if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
+  if (int64_t TySize = DL->getTypeAllocSize(Ty)) {
     FirstIdx = Offset/TySize;
     Offset -= FirstIdx*TySize;
 
@@ -766,11 +931,11 @@ Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(Type *Ty, int64_t Offset,
   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
   while (Offset) {
     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
-    if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
-      return 0;
+    if (uint64_t(Offset*8) >= DL->getTypeSizeInBits(Ty))
+      return nullptr;
 
     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
-      const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
+      const StructLayout *SL = DL->getStructLayout(STy);
       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
              "Offset must stay within the indexed type");
 
@@ -781,14 +946,14 @@ Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(Type *Ty, int64_t Offset,
       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
       Ty = STy->getElementType(Elt);
     } else if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
-      uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
+      uint64_t EltSize = DL->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
       Offset %= EltSize;
       Ty = AT->getElementType();
     } else {
       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
-      return 0;
+      return nullptr;
     }
   }
 
@@ -805,19 +970,365 @@ static bool shouldMergeGEPs(GEPOperator &GEP, GEPOperator &Src) {
   return true;
 }
 
+/// Descale - Return a value X such that Val = X * Scale, or null if none.  If
+/// the multiplication is known not to overflow then NoSignedWrap is set.
+Value *InstCombiner::Descale(Value *Val, APInt Scale, bool &NoSignedWrap) {
+  assert(isa<IntegerType>(Val->getType()) && "Can only descale integers!");
+  assert(cast<IntegerType>(Val->getType())->getBitWidth() ==
+         Scale.getBitWidth() && "Scale not compatible with value!");
+
+  // If Val is zero or Scale is one then Val = Val * Scale.
+  if (match(Val, m_Zero()) || Scale == 1) {
+    NoSignedWrap = true;
+    return Val;
+  }
+
+  // If Scale is zero then it does not divide Val.
+  if (Scale.isMinValue())
+    return nullptr;
+
+  // Look through chains of multiplications, searching for a constant that is
+  // divisible by Scale.  For example, descaling X*(Y*(Z*4)) by a factor of 4
+  // will find the constant factor 4 and produce X*(Y*Z).  Descaling X*(Y*8) by
+  // a factor of 4 will produce X*(Y*2).  The principle of operation is to bore
+  // down from Val:
+  //
+  //     Val = M1 * X          ||   Analysis starts here and works down
+  //      M1 = M2 * Y          ||   Doesn't descend into terms with more
+  //      M2 =  Z * 4          \/   than one use
+  //
+  // Then to modify a term at the bottom:
+  //
+  //     Val = M1 * X
+  //      M1 =  Z * Y          ||   Replaced M2 with Z
+  //
+  // Then to work back up correcting nsw flags.
+
+  // Op - the term we are currently analyzing.  Starts at Val then drills down.
+  // Replaced with its descaled value before exiting from the drill down loop.
+  Value *Op = Val;
+
+  // Parent - initially null, but after drilling down notes where Op came from.
+  // In the example above, Parent is (Val, 0) when Op is M1, because M1 is the
+  // 0'th operand of Val.
+  std::pair<Instruction*, unsigned> Parent;
+
+  // RequireNoSignedWrap - Set if the transform requires a descaling at deeper
+  // levels that doesn't overflow.
+  bool RequireNoSignedWrap = false;
+
+  // logScale - log base 2 of the scale.  Negative if not a power of 2.
+  int32_t logScale = Scale.exactLogBase2();
+
+  for (;; Op = Parent.first->getOperand(Parent.second)) { // Drill down
+
+    if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
+      // If Op is a constant divisible by Scale then descale to the quotient.
+      APInt Quotient(Scale), Remainder(Scale); // Init ensures right bitwidth.
+      APInt::sdivrem(CI->getValue(), Scale, Quotient, Remainder);
+      if (!Remainder.isMinValue())
+        // Not divisible by Scale.
+        return nullptr;
+      // Replace with the quotient in the parent.
+      Op = ConstantInt::get(CI->getType(), Quotient);
+      NoSignedWrap = true;
+      break;
+    }
+
+    if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op)) {
+
+      if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul) {
+        // Multiplication.
+        NoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
+        if (RequireNoSignedWrap && !NoSignedWrap)
+          return nullptr;
+
+        // There are three cases for multiplication: multiplication by exactly
+        // the scale, multiplication by a constant different to the scale, and
+        // multiplication by something else.
+        Value *LHS = BO->getOperand(0);
+        Value *RHS = BO->getOperand(1);
+
+        if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
+          // Multiplication by a constant.
+          if (CI->getValue() == Scale) {
+            // Multiplication by exactly the scale, replace the multiplication
+            // by its left-hand side in the parent.
+            Op = LHS;
+            break;
+          }
+
+          // Otherwise drill down into the constant.
+          if (!Op->hasOneUse())
+            return nullptr;
+
+          Parent = std::make_pair(BO, 1);
+          continue;
+        }
+
+        // Multiplication by something else. Drill down into the left-hand side
+        // since that's where the reassociate pass puts the good stuff.
+        if (!Op->hasOneUse())
+          return nullptr;
+
+        Parent = std::make_pair(BO, 0);
+        continue;
+      }
+
+      if (logScale > 0 && BO->getOpcode() == Instruction::Shl &&
+          isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
+        // Multiplication by a power of 2.
+        NoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
+        if (RequireNoSignedWrap && !NoSignedWrap)
+          return nullptr;
+
+        Value *LHS = BO->getOperand(0);
+        int32_t Amt = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->
+          getLimitedValue(Scale.getBitWidth());
+        // Op = LHS << Amt.
+
+        if (Amt == logScale) {
+          // Multiplication by exactly the scale, replace the multiplication
+          // by its left-hand side in the parent.
+          Op = LHS;
+          break;
+        }
+        if (Amt < logScale || !Op->hasOneUse())
+          return nullptr;
+
+        // Multiplication by more than the scale.  Reduce the multiplying amount
+        // by the scale in the parent.
+        Parent = std::make_pair(BO, 1);
+        Op = ConstantInt::get(BO->getType(), Amt - logScale);
+        break;
+      }
+    }
+
+    if (!Op->hasOneUse())
+      return nullptr;
+
+    if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op)) {
+      if (Cast->getOpcode() == Instruction::SExt) {
+        // Op is sign-extended from a smaller type, descale in the smaller type.
+        unsigned SmallSize = Cast->getSrcTy()->getPrimitiveSizeInBits();
+        APInt SmallScale = Scale.trunc(SmallSize);
+        // Suppose Op = sext X, and we descale X as Y * SmallScale.  We want to
+        // descale Op as (sext Y) * Scale.  In order to have
+        //   sext (Y * SmallScale) = (sext Y) * Scale
+        // some conditions need to hold however: SmallScale must sign-extend to
+        // Scale and the multiplication Y * SmallScale should not overflow.
+        if (SmallScale.sext(Scale.getBitWidth()) != Scale)
+          // SmallScale does not sign-extend to Scale.
+          return nullptr;
+        assert(SmallScale.exactLogBase2() == logScale);
+        // Require that Y * SmallScale must not overflow.
+        RequireNoSignedWrap = true;
+
+        // Drill down through the cast.
+        Parent = std::make_pair(Cast, 0);
+        Scale = SmallScale;
+        continue;
+      }
+
+      if (Cast->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
+        // Op is truncated from a larger type, descale in the larger type.
+        // Suppose Op = trunc X, and we descale X as Y * sext Scale.  Then
+        //   trunc (Y * sext Scale) = (trunc Y) * Scale
+        // always holds.  However (trunc Y) * Scale may overflow even if
+        // trunc (Y * sext Scale) does not, so nsw flags need to be cleared
+        // from this point up in the expression (see later).
+        if (RequireNoSignedWrap)
+          return nullptr;
+
+        // Drill down through the cast.
+        unsigned LargeSize = Cast->getSrcTy()->getPrimitiveSizeInBits();
+        Parent = std::make_pair(Cast, 0);
+        Scale = Scale.sext(LargeSize);
+        if (logScale + 1 == (int32_t)Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
+          logScale = -1;
+        assert(Scale.exactLogBase2() == logScale);
+        continue;
+      }
+    }
+
+    // Unsupported expression, bail out.
+    return nullptr;
+  }
+
+  // If Op is zero then Val = Op * Scale.
+  if (match(Op, m_Zero())) {
+    NoSignedWrap = true;
+    return Op;
+  }
+
+  // We know that we can successfully descale, so from here on we can safely
+  // modify the IR.  Op holds the descaled version of the deepest term in the
+  // expression.  NoSignedWrap is 'true' if multiplying Op by Scale is known
+  // not to overflow.
+
+  if (!Parent.first)
+    // The expression only had one term.
+    return Op;
+
+  // Rewrite the parent using the descaled version of its operand.
+  assert(Parent.first->hasOneUse() && "Drilled down when more than one use!");
+  assert(Op != Parent.first->getOperand(Parent.second) &&
+         "Descaling was a no-op?");
+  Parent.first->setOperand(Parent.second, Op);
+  Worklist.Add(Parent.first);
+
+  // Now work back up the expression correcting nsw flags.  The logic is based
+  // on the following observation: if X * Y is known not to overflow as a signed
+  // multiplication, and Y is replaced by a value Z with smaller absolute value,
+  // then X * Z will not overflow as a signed multiplication either.  As we work
+  // our way up, having NoSignedWrap 'true' means that the descaled value at the
+  // current level has strictly smaller absolute value than the original.
+  Instruction *Ancestor = Parent.first;
+  do {
+    if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Ancestor)) {
+      // If the multiplication wasn't nsw then we can't say anything about the
+      // value of the descaled multiplication, and we have to clear nsw flags
+      // from this point on up.
+      bool OpNoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
+      NoSignedWrap &= OpNoSignedWrap;
+      if (NoSignedWrap != OpNoSignedWrap) {
+        BO->setHasNoSignedWrap(NoSignedWrap);
+        Worklist.Add(Ancestor);
+      }
+    } else if (Ancestor->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
+      // The fact that the descaled input to the trunc has smaller absolute
+      // value than the original input doesn't tell us anything useful about
+      // the absolute values of the truncations.
+      NoSignedWrap = false;
+    }
+    assert((Ancestor->getOpcode() != Instruction::SExt || NoSignedWrap) &&
+           "Failed to keep proper track of nsw flags while drilling down?");
+
+    if (Ancestor == Val)
+      // Got to the top, all done!
+      return Val;
+
+    // Move up one level in the expression.
+    assert(Ancestor->hasOneUse() && "Drilled down when more than one use!");
+    Ancestor = Ancestor->user_back();
+  } while (1);
+}
+
+/// \brief Creates node of binary operation with the same attributes as the
+/// specified one but with other operands.
+static Value *CreateBinOpAsGiven(BinaryOperator &Inst, Value *LHS, Value *RHS,
+                                 InstCombiner::BuilderTy *B) {
+  Value *BORes = B->CreateBinOp(Inst.getOpcode(), LHS, RHS);
+  if (BinaryOperator *NewBO = dyn_cast<BinaryOperator>(BORes)) {
+    if (isa<OverflowingBinaryOperator>(NewBO)) {
+      NewBO->setHasNoSignedWrap(Inst.hasNoSignedWrap());
+      NewBO->setHasNoUnsignedWrap(Inst.hasNoUnsignedWrap());
+    }
+    if (isa<PossiblyExactOperator>(NewBO))
+      NewBO->setIsExact(Inst.isExact());
+  }
+  return BORes;
+}
+
+/// \brief Makes transformation of binary operation specific for vector types.
+/// \param Inst Binary operator to transform.
+/// \return Pointer to node that must replace the original binary operator, or
+///         null pointer if no transformation was made.
+Value *InstCombiner::SimplifyVectorOp(BinaryOperator &Inst) {
+  if (!Inst.getType()->isVectorTy()) return nullptr;
+
+  // It may not be safe to reorder shuffles and things like div, urem, etc.
+  // because we may trap when executing those ops on unknown vector elements.
+  // See PR20059.
+  if (!isSafeToSpeculativelyExecute(&Inst, DL)) return nullptr;
+
+  unsigned VWidth = cast<VectorType>(Inst.getType())->getNumElements();
+  Value *LHS = Inst.getOperand(0), *RHS = Inst.getOperand(1);
+  assert(cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements() == VWidth);
+  assert(cast<VectorType>(RHS->getType())->getNumElements() == VWidth);
+
+  // If both arguments of binary operation are shuffles, which use the same
+  // mask and shuffle within a single vector, it is worthwhile to move the
+  // shuffle after binary operation:
+  //   Op(shuffle(v1, m), shuffle(v2, m)) -> shuffle(Op(v1, v2), m)
+  if (isa<ShuffleVectorInst>(LHS) && isa<ShuffleVectorInst>(RHS)) {
+    ShuffleVectorInst *LShuf = cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
+    ShuffleVectorInst *RShuf = cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
+    if (isa<UndefValue>(LShuf->getOperand(1)) &&
+        isa<UndefValue>(RShuf->getOperand(1)) &&
+        LShuf->getOperand(0)->getType() == RShuf->getOperand(0)->getType() &&
+        LShuf->getMask() == RShuf->getMask()) {
+      Value *NewBO = CreateBinOpAsGiven(Inst, LShuf->getOperand(0),
+          RShuf->getOperand(0), Builder);
+      Value *Res = Builder->CreateShuffleVector(NewBO,
+          UndefValue::get(NewBO->getType()), LShuf->getMask());
+      return Res;
+    }
+  }
+
+  // If one argument is a shuffle within one vector, the other is a constant,
+  // try moving the shuffle after the binary operation.
+  ShuffleVectorInst *Shuffle = nullptr;
+  Constant *C1 = nullptr;
+  if (isa<ShuffleVectorInst>(LHS)) Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
+  if (isa<ShuffleVectorInst>(RHS)) Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
+  if (isa<Constant>(LHS)) C1 = cast<Constant>(LHS);
+  if (isa<Constant>(RHS)) C1 = cast<Constant>(RHS);
+  if (Shuffle && C1 &&
+      (isa<ConstantVector>(C1) || isa<ConstantDataVector>(C1)) &&
+      isa<UndefValue>(Shuffle->getOperand(1)) &&
+      Shuffle->getType() == Shuffle->getOperand(0)->getType()) {
+    SmallVector<int, 16> ShMask = Shuffle->getShuffleMask();
+    // Find constant C2 that has property:
+    //   shuffle(C2, ShMask) = C1
+    // If such constant does not exist (example: ShMask=<0,0> and C1=<1,2>)
+    // reorder is not possible.
+    SmallVector<Constant*, 16> C2M(VWidth,
+                               UndefValue::get(C1->getType()->getScalarType()));
+    bool MayChange = true;
+    for (unsigned I = 0; I < VWidth; ++I) {
+      if (ShMask[I] >= 0) {
+        assert(ShMask[I] < (int)VWidth);
+        if (!isa<UndefValue>(C2M[ShMask[I]])) {
+          MayChange = false;
+          break;
+        }
+        C2M[ShMask[I]] = C1->getAggregateElement(I);
+      }
+    }
+    if (MayChange) {
+      Constant *C2 = ConstantVector::get(C2M);
+      Value *NewLHS, *NewRHS;
+      if (isa<Constant>(LHS)) {
+        NewLHS = C2;
+        NewRHS = Shuffle->getOperand(0);
+      } else {
+        NewLHS = Shuffle->getOperand(0);
+        NewRHS = C2;
+      }
+      Value *NewBO = CreateBinOpAsGiven(Inst, NewLHS, NewRHS, Builder);
+      Value *Res = Builder->CreateShuffleVector(NewBO,
+          UndefValue::get(Inst.getType()), Shuffle->getMask());
+      return Res;
+    }
+  }
+
+  return nullptr;
+}
+
 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
 
-  if (Value *V = SimplifyGEPInst(Ops, TD))
+  if (Value *V = SimplifyGEPInst(Ops, DL, TLI, DT, AT))
     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
 
   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
 
   // Eliminate unneeded casts for indices, and replace indices which displace
   // by multiples of a zero size type with zero.
-  if (TD) {
+  if (DL) {
     bool MadeChange = false;
-    Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(GEP.getContext());
+    Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(GEP.getPointerOperandType());
 
     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
@@ -829,14 +1340,14 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
       // If the element type has zero size then any index over it is equivalent
       // to an index of zero, so replace it with zero if it is not zero already.
       if (SeqTy->getElementType()->isSized() &&
-          TD->getTypeAllocSize(SeqTy->getElementType()) == 0)
+          DL->getTypeAllocSize(SeqTy->getElementType()) == 0)
         if (!isa<Constant>(*I) || !cast<Constant>(*I)->isNullValue()) {
           *I = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
           MadeChange = true;
         }
 
       Type *IndexTy = (*I)->getType();
-      if (IndexTy != IntPtrTy && !IndexTy->isVectorTy()) {
+      if (IndexTy != IntPtrTy) {
         // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink
         // it to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
         // This explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
@@ -847,21 +1358,106 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
     if (MadeChange) return &GEP;
   }
 
+  // Check to see if the inputs to the PHI node are getelementptr instructions.
+  if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PtrOp)) {
+    GetElementPtrInst *Op1 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN->getOperand(0));
+    if (!Op1)
+      return nullptr;
+
+    signed DI = -1;
+
+    for (auto I = PN->op_begin()+1, E = PN->op_end(); I !=E; ++I) {
+      GetElementPtrInst *Op2 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*I);
+      if (!Op2 || Op1->getNumOperands() != Op2->getNumOperands())
+        return nullptr;
+
+      // Keep track of the type as we walk the GEP.
+      Type *CurTy = Op1->getOperand(0)->getType()->getScalarType();
+
+      for (unsigned J = 0, F = Op1->getNumOperands(); J != F; ++J) {
+        if (Op1->getOperand(J)->getType() != Op2->getOperand(J)->getType())
+          return nullptr;
+
+        if (Op1->getOperand(J) != Op2->getOperand(J)) {
+          if (DI == -1) {
+            // We have not seen any differences yet in the GEPs feeding the
+            // PHI yet, so we record this one if it is allowed to be a
+            // variable.
+
+            // The first two arguments can vary for any GEP, the rest have to be
+            // static for struct slots
+            if (J > 1 && CurTy->isStructTy())
+              return nullptr;
+
+            DI = J;
+          } else {
+            // The GEP is different by more than one input. While this could be
+            // extended to support GEPs that vary by more than one variable it
+            // doesn't make sense since it greatly increases the complexity and
+            // would result in an R+R+R addressing mode which no backend
+            // directly supports and would need to be broken into several
+            // simpler instructions anyway.
+            return nullptr;
+          }
+        }
+
+        // Sink down a layer of the type for the next iteration.
+        if (J > 0) {
+          if (CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(CurTy)) {
+            CurTy = CT->getTypeAtIndex(Op1->getOperand(J));
+          } else {
+            CurTy = nullptr;
+          }
+        }
+      }
+    }
+
+    GetElementPtrInst *NewGEP = cast<GetElementPtrInst>(Op1->clone());
+
+    if (DI == -1) {
+      // All the GEPs feeding the PHI are identical. Clone one down into our
+      // BB so that it can be merged with the current GEP.
+      GEP.getParent()->getInstList().insert(GEP.getParent()->getFirstNonPHI(),
+                                            NewGEP);
+    } else {
+      // All the GEPs feeding the PHI differ at a single offset. Clone a GEP
+      // into the current block so it can be merged, and create a new PHI to
+      // set that index.
+      Instruction *InsertPt = Builder->GetInsertPoint();
+      Builder->SetInsertPoint(PN);
+      PHINode *NewPN = Builder->CreatePHI(Op1->getOperand(DI)->getType(),
+                                          PN->getNumOperands());
+      Builder->SetInsertPoint(InsertPt);
+
+      for (auto &I : PN->operands())
+        NewPN->addIncoming(cast<GEPOperator>(I)->getOperand(DI),
+                           PN->getIncomingBlock(I));
+
+      NewGEP->setOperand(DI, NewPN);
+      GEP.getParent()->getInstList().insert(GEP.getParent()->getFirstNonPHI(),
+                                            NewGEP);
+      NewGEP->setOperand(DI, NewPN);
+    }
+
+    GEP.setOperand(0, NewGEP);
+    PtrOp = NewGEP;
+  }
+
   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
   // getelementptr instructions into a single instruction.
   //
   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
     if (!shouldMergeGEPs(*cast<GEPOperator>(&GEP), *Src))
-      return 0;
+      return nullptr;
 
-    // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
+    // Note that if our source is a gep chain itself then we wait for that
     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
     // avoids us creating a TON of code in some cases.
     if (GEPOperator *SrcGEP =
           dyn_cast<GEPOperator>(Src->getOperand(0)))
       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2 && shouldMergeGEPs(*Src, *SrcGEP))
-        return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
+        return nullptr;   // Wait until our source is folded to completion.
 
     SmallVector<Value*, 8> Indices;
 
@@ -889,7 +1485,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
         // normalized.
         if (SO1->getType() != GO1->getType())
-          return 0;
+          return nullptr;
         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
       }
 
@@ -917,17 +1513,62 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices, GEP.getName());
   }
 
+  if (DL && GEP.getNumIndices() == 1) {
+    unsigned AS = GEP.getPointerAddressSpace();
+    if (GEP.getOperand(1)->getType()->getScalarSizeInBits() ==
+        DL->getPointerSizeInBits(AS)) {
+      Type *PtrTy = GEP.getPointerOperandType();
+      Type *Ty = PtrTy->getPointerElementType();
+      uint64_t TyAllocSize = DL->getTypeAllocSize(Ty);
+
+      bool Matched = false;
+      uint64_t C;
+      Value *V = nullptr;
+      if (TyAllocSize == 1) {
+        V = GEP.getOperand(1);
+        Matched = true;
+      } else if (match(GEP.getOperand(1),
+                       m_AShr(m_Value(V), m_ConstantInt(C)))) {
+        if (TyAllocSize == 1ULL << C)
+          Matched = true;
+      } else if (match(GEP.getOperand(1),
+                       m_SDiv(m_Value(V), m_ConstantInt(C)))) {
+        if (TyAllocSize == C)
+          Matched = true;
+      }
+
+      if (Matched) {
+        // Canonicalize (gep i8* X, -(ptrtoint Y))
+        // to (inttoptr (sub (ptrtoint X), (ptrtoint Y)))
+        // The GEP pattern is emitted by the SCEV expander for certain kinds of
+        // pointer arithmetic.
+        if (match(V, m_Neg(m_PtrToInt(m_Value())))) {
+          Operator *Index = cast<Operator>(V);
+          Value *PtrToInt = Builder->CreatePtrToInt(PtrOp, Index->getType());
+          Value *NewSub = Builder->CreateSub(PtrToInt, Index->getOperand(1));
+          return CastInst::Create(Instruction::IntToPtr, NewSub, GEP.getType());
+        }
+        // Canonicalize (gep i8* X, (ptrtoint Y)-(ptrtoint X))
+        // to (bitcast Y)
+        Value *Y;
+        if (match(V, m_Sub(m_PtrToInt(m_Value(Y)),
+                           m_PtrToInt(m_Specific(GEP.getOperand(0)))))) {
+          return CastInst::CreatePointerBitCastOrAddrSpaceCast(Y,
+                                                               GEP.getType());
+        }
+      }
+    }
+  }
+
   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
   Value *StrippedPtr = PtrOp->stripPointerCasts();
   PointerType *StrippedPtrTy = dyn_cast<PointerType>(StrippedPtr->getType());
 
   // We do not handle pointer-vector geps here.
   if (!StrippedPtrTy)
-    return 0;
-
-  if (StrippedPtr != PtrOp &&
-    StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
+    return nullptr;
 
+  if (StrippedPtr != PtrOp) {
     bool HasZeroPointerIndex = false;
     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
@@ -950,7 +1591,15 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
           GetElementPtrInst *Res =
             GetElementPtrInst::Create(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
           Res->setIsInBounds(GEP.isInBounds());
-          return Res;
+          if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getAddressSpace())
+            return Res;
+          // Insert Res, and create an addrspacecast.
+          // e.g.,
+          // GEP (addrspacecast i8 addrspace(1)* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
+          // ->
+          // %0 = GEP i8 addrspace(1)* X, ...
+          // addrspacecast i8 addrspace(1)* %0 to i8*
+          return new AddrSpaceCastInst(Builder->Insert(Res), GEP.getType());
         }
 
         if (ArrayType *XATy =
@@ -962,8 +1611,24 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
             // to an array of the same type as the destination pointer
             // array.  Because the array type is never stepped over (there
             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
-            GEP.setOperand(0, StrippedPtr);
-            return &GEP;
+            if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getAddressSpace()) {
+              GEP.setOperand(0, StrippedPtr);
+              return &GEP;
+            }
+            // Cannot replace the base pointer directly because StrippedPtr's
+            // address space is different. Instead, create a new GEP followed by
+            // an addrspacecast.
+            // e.g.,
+            // GEP (addrspacecast [10 x i8] addrspace(1)* X to [0 x i8]*),
+            //   i32 0, ...
+            // ->
+            // %0 = GEP [10 x i8] addrspace(1)* X, ...
+            // addrspacecast i8 addrspace(1)* %0 to i8*
+            SmallVector<Value*, 8> Idx(GEP.idx_begin(), GEP.idx_end());
+            Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
+              Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName()) :
+              Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
+            return new AddrSpaceCastInst(NewGEP, GEP.getType());
           }
         }
       }
@@ -972,103 +1637,133 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
       Type *SrcElTy = StrippedPtrTy->getElementType();
-      Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
-      if (TD && SrcElTy->isArrayTy() &&
-          TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
-          TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
-        Value *Idx[2];
-        Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
-        Idx[1] = GEP.getOperand(1);
+      Type *ResElTy = PtrOp->getType()->getPointerElementType();
+      if (DL && SrcElTy->isArrayTy() &&
+          DL->getTypeAllocSize(SrcElTy->getArrayElementType()) ==
+          DL->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
+        Type *IdxType = DL->getIntPtrType(GEP.getType());
+        Value *Idx[2] = { Constant::getNullValue(IdxType), GEP.getOperand(1) };
         Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
           Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName()) :
           Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
+
         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
-        return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
+        return CastInst::CreatePointerBitCastOrAddrSpaceCast(NewGEP,
+                                                             GEP.getType());
       }
 
       // Transform things like:
-      // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
-      //   (where tmp = 8*tmp2) into:
-      // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
-
-      if (TD && SrcElTy->isArrayTy() && ResElTy->isIntegerTy(8)) {
-        uint64_t ArrayEltSize =
-            TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
-
-        // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
-        // allow either a mul, shift, or constant here.
-        Value *NewIdx = 0;
-        ConstantInt *Scale = 0;
-        if (ArrayEltSize == 1) {
-          NewIdx = GEP.getOperand(1);
-          Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
-        } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
-          NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
-          Scale = CI;
-        } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
-          if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
-              isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
-            ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
-            uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
-            Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
-                                     1ULL << ShAmtVal);
-            NewIdx = Inst->getOperand(0);
-          } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
-                     isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
-            Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
-            NewIdx = Inst->getOperand(0);
+      // %V = mul i64 %N, 4
+      // %t = getelementptr i8* bitcast (i32* %arr to i8*), i32 %V
+      // into:  %t1 = getelementptr i32* %arr, i32 %N; bitcast
+      if (DL && ResElTy->isSized() && SrcElTy->isSized()) {
+        // Check that changing the type amounts to dividing the index by a scale
+        // factor.
+        uint64_t ResSize = DL->getTypeAllocSize(ResElTy);
+        uint64_t SrcSize = DL->getTypeAllocSize(SrcElTy);
+        if (ResSize && SrcSize % ResSize == 0) {
+          Value *Idx = GEP.getOperand(1);
+          unsigned BitWidth = Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
+          uint64_t Scale = SrcSize / ResSize;
+
+          // Earlier transforms ensure that the index has type IntPtrType, which
+          // considerably simplifies the logic by eliminating implicit casts.
+          assert(Idx->getType() == DL->getIntPtrType(GEP.getType()) &&
+                 "Index not cast to pointer width?");
+
+          bool NSW;
+          if (Value *NewIdx = Descale(Idx, APInt(BitWidth, Scale), NSW)) {
+            // Successfully decomposed Idx as NewIdx * Scale, form a new GEP.
+            // If the multiplication NewIdx * Scale may overflow then the new
+            // GEP may not be "inbounds".
+            Value *NewGEP = GEP.isInBounds() && NSW ?
+              Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, NewIdx, GEP.getName()) :
+              Builder->CreateGEP(StrippedPtr, NewIdx, GEP.getName());
+
+            // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
+            return CastInst::CreatePointerBitCastOrAddrSpaceCast(NewGEP,
+                                                                 GEP.getType());
           }
         }
+      }
 
-        // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
-        // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
-        // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
-        // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
-        if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
-            Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
-          Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
-                                   Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
-          if (Scale->getZExtValue() != 1) {
-            Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
-                                                       false /*ZExt*/);
-            NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
+      // Similarly, transform things like:
+      // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
+      //   (where tmp = 8*tmp2) into:
+      // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
+      if (DL && ResElTy->isSized() && SrcElTy->isSized() &&
+          SrcElTy->isArrayTy()) {
+        // Check that changing to the array element type amounts to dividing the
+        // index by a scale factor.
+        uint64_t ResSize = DL->getTypeAllocSize(ResElTy);
+        uint64_t ArrayEltSize
+          = DL->getTypeAllocSize(SrcElTy->getArrayElementType());
+        if (ResSize && ArrayEltSize % ResSize == 0) {
+          Value *Idx = GEP.getOperand(1);
+          unsigned BitWidth = Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
+          uint64_t Scale = ArrayEltSize / ResSize;
+
+          // Earlier transforms ensure that the index has type IntPtrType, which
+          // considerably simplifies the logic by eliminating implicit casts.
+          assert(Idx->getType() == DL->getIntPtrType(GEP.getType()) &&
+                 "Index not cast to pointer width?");
+
+          bool NSW;
+          if (Value *NewIdx = Descale(Idx, APInt(BitWidth, Scale), NSW)) {
+            // Successfully decomposed Idx as NewIdx * Scale, form a new GEP.
+            // If the multiplication NewIdx * Scale may overflow then the new
+            // GEP may not be "inbounds".
+            Value *Off[2] = {
+              Constant::getNullValue(DL->getIntPtrType(GEP.getType())),
+              NewIdx
+            };
+
+            Value *NewGEP = GEP.isInBounds() && NSW ?
+              Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Off, GEP.getName()) :
+              Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Off, GEP.getName());
+            // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
+            return CastInst::CreatePointerBitCastOrAddrSpaceCast(NewGEP,
+                                                                 GEP.getType());
           }
-
-          // Insert the new GEP instruction.
-          Value *Idx[2];
-          Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
-          Idx[1] = NewIdx;
-          Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
-            Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName()):
-            Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
-          // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
-          return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
         }
       }
     }
   }
 
+  if (!DL)
+    return nullptr;
+
+  // addrspacecast between types is canonicalized as a bitcast, then an
+  // addrspacecast. To take advantage of the below bitcast + struct GEP, look
+  // through the addrspacecast.
+  if (AddrSpaceCastInst *ASC = dyn_cast<AddrSpaceCastInst>(PtrOp)) {
+    //   X = bitcast A addrspace(1)* to B addrspace(1)*
+    //   Y = addrspacecast A addrspace(1)* to B addrspace(2)*
+    //   Z = gep Y, <...constant indices...>
+    // Into an addrspacecasted GEP of the struct.
+    if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(ASC->getOperand(0)))
+      PtrOp = BC;
+  }
+
   /// See if we can simplify:
   ///   X = bitcast A* to B*
   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
-    if (TD &&
-        !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices() &&
-        StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
-
-      // Determine how much the GEP moves the pointer.
-      SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.idx_begin(), GEP.idx_end());
-      int64_t Offset = TD->getIndexedOffset(GEP.getPointerOperandType(), Ops);
+    Value *Operand = BCI->getOperand(0);
+    PointerType *OpType = cast<PointerType>(Operand->getType());
+    unsigned OffsetBits = DL->getPointerTypeSizeInBits(GEP.getType());
+    APInt Offset(OffsetBits, 0);
+    if (!isa<BitCastInst>(Operand) &&
+        GEP.accumulateConstantOffset(*DL, Offset)) {
 
       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
       // with a bitcast of the real input to the dest type.
-      if (Offset == 0) {
+      if (!Offset) {
         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
-        if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
-            isAllocationFn(BCI->getOperand(0))) {
+        if (isa<AllocaInst>(Operand) || isAllocationFn(Operand, TLI)) {
           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
             if (I != BCI) {
@@ -1079,43 +1774,45 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
             return &GEP;
           }
         }
-        return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
+
+        if (Operand->getType()->getPointerAddressSpace() != GEP.getAddressSpace())
+          return new AddrSpaceCastInst(Operand, GEP.getType());
+        return new BitCastInst(Operand, GEP.getType());
       }
 
       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
       // GEP.
       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
-      Type *InTy =
-        cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
-      if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices)) {
+      if (FindElementAtOffset(OpType, Offset.getSExtValue(), NewIndices)) {
         Value *NGEP = GEP.isInBounds() ?
-          Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices) :
-          Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices);
+          Builder->CreateInBoundsGEP(Operand, NewIndices) :
+          Builder->CreateGEP(Operand, NewIndices);
 
         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
         NGEP->takeName(&GEP);
+
+        if (NGEP->getType()->getPointerAddressSpace() != GEP.getAddressSpace())
+          return new AddrSpaceCastInst(NGEP, GEP.getType());
         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
       }
     }
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
-
-
 static bool
-isAllocSiteRemovable(Instruction *AI, SmallVectorImpl<WeakVH> &Users) {
+isAllocSiteRemovable(Instruction *AI, SmallVectorImpl<WeakVH> &Users,
+                     const TargetLibraryInfo *TLI) {
   SmallVector<Instruction*, 4> Worklist;
   Worklist.push_back(AI);
 
   do {
     Instruction *PI = Worklist.pop_back_val();
-    for (Value::use_iterator UI = PI->use_begin(), UE = PI->use_end(); UI != UE;
-         ++UI) {
-      Instruction *I = cast<Instruction>(*UI);
+    for (User *U : PI->users()) {
+      Instruction *I = cast<Instruction>(U);
       switch (I->getOpcode()) {
       default:
         // Give up the moment we see something we can't handle.
@@ -1163,7 +1860,7 @@ isAllocSiteRemovable(Instruction *AI, SmallVectorImpl<WeakVH> &Users) {
           }
         }
 
-        if (isFreeCall(I)) {
+        if (isFreeCall(I, TLI)) {
           Users.push_back(I);
           continue;
         }
@@ -1188,7 +1885,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitAllocSite(Instruction &MI) {
   // to null and free calls, delete the calls and replace the comparisons with
   // true or false as appropriate.
   SmallVector<WeakVH, 64> Users;
-  if (isAllocSiteRemovable(&MI, Users)) {
+  if (isAllocSiteRemovable(&MI, Users, TLI)) {
     for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i) {
       Instruction *I = cast_or_null<Instruction>(&*Users[i]);
       if (!I) continue;
@@ -1214,13 +1911,69 @@ Instruction *InstCombiner::visitAllocSite(Instruction &MI) {
       Module *M = II->getParent()->getParent()->getParent();
       Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::donothing);
       InvokeInst::Create(F, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
-                         ArrayRef<Value *>(), "", II->getParent());
+                         None, "", II->getParent());
     }
     return EraseInstFromFunction(MI);
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
+/// \brief Move the call to free before a NULL test.
+///
+/// Check if this free is accessed after its argument has been test
+/// against NULL (property 0).
+/// If yes, it is legal to move this call in its predecessor block.
+///
+/// The move is performed only if the block containing the call to free
+/// will be removed, i.e.:
+/// 1. it has only one predecessor P, and P has two successors
+/// 2. it contains the call and an unconditional branch
+/// 3. its successor is the same as its predecessor's successor
+///
+/// The profitability is out-of concern here and this function should
+/// be called only if the caller knows this transformation would be
+/// profitable (e.g., for code size).
+static Instruction *
+tryToMoveFreeBeforeNullTest(CallInst &FI) {
+  Value *Op = FI.getArgOperand(0);
+  BasicBlock *FreeInstrBB = FI.getParent();
+  BasicBlock *PredBB = FreeInstrBB->getSinglePredecessor();
+
+  // Validate part of constraint #1: Only one predecessor
+  // FIXME: We can extend the number of predecessor, but in that case, we
+  //        would duplicate the call to free in each predecessor and it may
+  //        not be profitable even for code size.
+  if (!PredBB)
+    return nullptr;
+
+  // Validate constraint #2: Does this block contains only the call to
+  //                         free and an unconditional branch?
+  // FIXME: We could check if we can speculate everything in the
+  //        predecessor block
+  if (FreeInstrBB->size() != 2)
+    return nullptr;
+  BasicBlock *SuccBB;
+  if (!match(FreeInstrBB->getTerminator(), m_UnconditionalBr(SuccBB)))
+    return nullptr;
+
+  // Validate the rest of constraint #1 by matching on the pred branch.
+  TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
+  BasicBlock *TrueBB, *FalseBB;
+  ICmpInst::Predicate Pred;
+  if (!match(TI, m_Br(m_ICmp(Pred, m_Specific(Op), m_Zero()), TrueBB, FalseBB)))
+    return nullptr;
+  if (Pred != ICmpInst::ICMP_EQ && Pred != ICmpInst::ICMP_NE)
+    return nullptr;
+
+  // Validate constraint #3: Ensure the null case just falls through.
+  if (SuccBB != (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? TrueBB : FalseBB))
+    return nullptr;
+  assert(FreeInstrBB == (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? FalseBB : TrueBB) &&
+         "Broken CFG: missing edge from predecessor to successor");
+
+  FI.moveBefore(TI);
+  return &FI;
+}
 
 
 Instruction *InstCombiner::visitFree(CallInst &FI) {
@@ -1239,14 +1992,42 @@ Instruction *InstCombiner::visitFree(CallInst &FI) {
   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
     return EraseInstFromFunction(FI);
 
-  return 0;
+  // If we optimize for code size, try to move the call to free before the null
+  // test so that simplify cfg can remove the empty block and dead code
+  // elimination the branch. I.e., helps to turn something like:
+  // if (foo) free(foo);
+  // into
+  // free(foo);
+  if (MinimizeSize)
+    if (Instruction *I = tryToMoveFreeBeforeNullTest(FI))
+      return I;
+
+  return nullptr;
 }
 
+Instruction *InstCombiner::visitReturnInst(ReturnInst &RI) {
+  if (RI.getNumOperands() == 0) // ret void
+    return nullptr;
+
+  Value *ResultOp = RI.getOperand(0);
+  Type *VTy = ResultOp->getType();
+  if (!VTy->isIntegerTy())
+    return nullptr;
 
+  // There might be assume intrinsics dominating this return that completely
+  // determine the value. If so, constant fold it.
+  unsigned BitWidth = VTy->getPrimitiveSizeInBits();
+  APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
+  computeKnownBits(ResultOp, KnownZero, KnownOne, 0, &RI);
+  if ((KnownZero|KnownOne).isAllOnesValue())
+    RI.setOperand(0, Constant::getIntegerValue(VTy, KnownOne));
+
+  return nullptr;
+}
 
 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
-  Value *X = 0;
+  Value *X = nullptr;
   BasicBlock *TrueDest;
   BasicBlock *FalseDest;
   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
@@ -1257,7 +2038,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
     return &BI;
   }
 
-  // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
+  // Canonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
                              TrueDest, FalseDest)) &&
@@ -1273,7 +2054,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
       return &BI;
     }
 
-  // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
+  // Canonicalize icmp_ne -> icmp_eq
   ICmpInst::Predicate IPred;
   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
                       TrueDest, FalseDest)) &&
@@ -1289,11 +2070,42 @@ Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
       return &BI;
     }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
   Value *Cond = SI.getCondition();
+  unsigned BitWidth = cast<IntegerType>(Cond->getType())->getBitWidth();
+  APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
+  computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne);
+  unsigned LeadingKnownZeros = KnownZero.countLeadingOnes();
+  unsigned LeadingKnownOnes = KnownOne.countLeadingOnes();
+
+  // Compute the number of leading bits we can ignore.
+  for (auto &C : SI.cases()) {
+    LeadingKnownZeros = std::min(
+        LeadingKnownZeros, C.getCaseValue()->getValue().countLeadingZeros());
+    LeadingKnownOnes = std::min(
+        LeadingKnownOnes, C.getCaseValue()->getValue().countLeadingOnes());
+  }
+
+  unsigned NewWidth = BitWidth - std::max(LeadingKnownZeros, LeadingKnownOnes);
+
+  // Truncate the condition operand if the new type is equal to or larger than
+  // the largest legal integer type. We need to be conservative here since
+  // x86 generates redundant zero-extenstion instructions if the operand is
+  // truncated to i8 or i16.
+  if (BitWidth > NewWidth && NewWidth >= DL->getLargestLegalIntTypeSize()) {
+    IntegerType *Ty = IntegerType::get(SI.getContext(), NewWidth);
+    Builder->SetInsertPoint(&SI);
+    Value *NewCond = Builder->CreateTrunc(SI.getCondition(), Ty, "trunc");
+    SI.setCondition(NewCond);
+
+    for (auto &C : SI.cases())
+      static_cast<SwitchInst::CaseIt *>(&C)->setValue(ConstantInt::get(
+          SI.getContext(), C.getCaseValue()->getValue().trunc(NewWidth)));
+  }
+
   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
@@ -1313,7 +2125,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
         return &SI;
       }
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
@@ -1330,7 +2142,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
       // first index
       return ExtractValueInst::Create(C2, EV.getIndices().slice(1));
     }
-    return 0; // Can't handle other constants
+    return nullptr; // Can't handle other constants
   }
 
   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
@@ -1463,7 +2275,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
   // and if again single-use then via load (gep (gep)) to load (gep).
   // However, double extracts from e.g. function arguments or return values
   // aren't handled yet.
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 enum Personality_Type {
@@ -1519,7 +2331,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
   // Simplify the list of clauses, eg by removing repeated catch clauses
   // (these are often created by inlining).
   bool MakeNewInstruction = false; // If true, recreate using the following:
-  SmallVector<Value *, 16> NewClauses; // - Clauses for the new instruction;
+  SmallVector<Constant *, 16> NewClauses; // - Clauses for the new instruction;
   bool CleanupFlag = LI.isCleanup();   // - The new instruction is a cleanup.
 
   SmallPtrSet<Value *, 16> AlreadyCaught; // Typeinfos known caught already.
@@ -1527,8 +2339,8 @@ Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
     bool isLastClause = i + 1 == e;
     if (LI.isCatch(i)) {
       // A catch clause.
-      Value *CatchClause = LI.getClause(i);
-      Constant *TypeInfo = cast<Constant>(CatchClause->stripPointerCasts());
+      Constant *CatchClause = LI.getClause(i);
+      Constant *TypeInfo = CatchClause->stripPointerCasts();
 
       // If we already saw this clause, there is no point in having a second
       // copy of it.
@@ -1557,7 +2369,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
       // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some
       // class derived from it).
       assert(LI.isFilter(i) && "Unsupported landingpad clause!");
-      Value *FilterClause = LI.getClause(i);
+      Constant *FilterClause = LI.getClause(i);
       ArrayType *FilterType = cast<ArrayType>(FilterClause->getType());
       unsigned NumTypeInfos = FilterType->getNumElements();
 
@@ -1601,8 +2413,8 @@ Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
         // catch-alls.  If so, the filter can be discarded.
         bool SawCatchAll = false;
         for (unsigned j = 0; j != NumTypeInfos; ++j) {
-          Value *Elt = Filter->getOperand(j);
-          Constant *TypeInfo = cast<Constant>(Elt->stripPointerCasts());
+          Constant *Elt = Filter->getOperand(j);
+          Constant *TypeInfo = Elt->stripPointerCasts();
           if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
             // This element is a catch-all.  Bail out, noting this fact.
             SawCatchAll = true;
@@ -1707,7 +2519,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
         continue;
       // If Filter is a subset of LFilter, i.e. every element of Filter is also
       // an element of LFilter, then discard LFilter.
-      SmallVector<Value *, 16>::iterator J = NewClauses.begin() + j;
+      SmallVectorImpl<Constant *>::iterator J = NewClauses.begin() + j;
       // If Filter is empty then it is a subset of LFilter.
       if (!FElts) {
         // Discard LFilter.
@@ -1802,7 +2614,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
     return &LI;
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 
@@ -1851,9 +2663,9 @@ static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
 ///
 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
-                                       SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
+                                       SmallPtrSetImpl<BasicBlock*> &Visited,
                                        InstCombiner &IC,
-                                       const TargetData *TD,
+                                       const DataLayout *DL,
                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
   bool MadeIRChange = false;
   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
@@ -1872,17 +2684,17 @@ static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
       Instruction *Inst = BBI++;
 
       // DCE instruction if trivially dead.
-      if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
+      if (isInstructionTriviallyDead(Inst, TLI)) {
         ++NumDeadInst;
-        DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
+        DEBUG(dbgs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
         Inst->eraseFromParent();
         continue;
       }
 
       // ConstantProp instruction if trivially constant.
       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
-        if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD, TLI)) {
-          DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
+        if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, DL, TLI)) {
+          DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
                        << *Inst << '\n');
           Inst->replaceAllUsesWith(C);
           ++NumConstProp;
@@ -1890,16 +2702,16 @@ static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
           continue;
         }
 
-      if (TD) {
+      if (DL) {
         // See if we can constant fold its operands.
         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
              i != e; ++i) {
           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
-          if (CE == 0) continue;
+          if (CE == nullptr) continue;
 
           Constant*& FoldRes = FoldedConstants[CE];
           if (!FoldRes)
-            FoldRes = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
+            FoldRes = ConstantFoldConstantExpression(CE, DL, TLI);
           if (!FoldRes)
             FoldRes = CE;
 
@@ -1958,7 +2770,7 @@ static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
   MadeIRChange = false;
 
-  DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
+  DEBUG(dbgs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
                << F.getName() << "\n");
 
   {
@@ -1966,7 +2778,7 @@ bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
     // track of which blocks we visit.
     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
-    MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD,
+    MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, DL,
                                                TLI);
 
     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
@@ -1999,11 +2811,11 @@ bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
 
   while (!Worklist.isEmpty()) {
     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
-    if (I == 0) continue;  // skip null values.
+    if (I == nullptr) continue;  // skip null values.
 
     // Check to see if we can DCE the instruction.
-    if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
-      DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
+    if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI)) {
+      DEBUG(dbgs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
       EraseInstFromFunction(*I);
       ++NumDeadInst;
       MadeIRChange = true;
@@ -2012,8 +2824,8 @@ bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
 
     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
-      if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD, TLI)) {
-        DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
+      if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, DL, TLI)) {
+        DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
 
         // Add operands to the worklist.
         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
@@ -2026,12 +2838,12 @@ bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
     if (I->hasOneUse()) {
       BasicBlock *BB = I->getParent();
-      Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
+      Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*I->user_begin());
       BasicBlock *UserParent;
 
       // Get the block the use occurs in.
       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
-        UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
+        UserParent = PN->getIncomingBlock(*I->use_begin());
       else
         UserParent = UserInst->getParent();
 
@@ -2047,9 +2859,18 @@ bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
         // otherwise), we can keep going.
-        if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
+        if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor()) {
           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
-          MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
+          if (TryToSinkInstruction(I, UserParent)) {
+            MadeIRChange = true;
+            // We'll add uses of the sunk instruction below, but since sinking
+            // can expose opportunities for it's *operands* add them to the
+            // worklist
+            for (Use &U : I->operands())
+              if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(U.get()))
+                Worklist.Add(OpI);
+          }
+        }
       }
     }
 
@@ -2061,13 +2882,13 @@ bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
     std::string OrigI;
 #endif
     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
-    DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
+    DEBUG(dbgs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
 
     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
       ++NumCombined;
       // Should we replace the old instruction with a new one?
       if (Result != I) {
-        DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
+        DEBUG(dbgs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
                      << "    New = " << *Result << '\n');
 
         if (!I->getDebugLoc().isUnknown())
@@ -2096,13 +2917,13 @@ bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
         EraseInstFromFunction(*I);
       } else {
 #ifndef NDEBUG
-        DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
+        DEBUG(dbgs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
                      << "    New = " << *I << '\n');
 #endif
 
         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
         // if so, remove it.
-        if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
+        if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI)) {
           EraseInstFromFunction(*I);
         } else {
           Worklist.Add(I);
@@ -2117,18 +2938,52 @@ bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
   return MadeIRChange;
 }
 
+namespace {
+class InstCombinerLibCallSimplifier final : public LibCallSimplifier {
+  InstCombiner *IC;
+public:
+  InstCombinerLibCallSimplifier(const DataLayout *DL,
+                                const TargetLibraryInfo *TLI,
+                                InstCombiner *IC)
+    : LibCallSimplifier(DL, TLI, EnableUnsafeFPShrink) {
+    this->IC = IC;
+  }
+
+  /// replaceAllUsesWith - override so that instruction replacement
+  /// can be defined in terms of the instruction combiner framework.
+  void replaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *With) const override {
+    IC->ReplaceInstUsesWith(*I, With);
+  }
+};
+}
 
 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
-  TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
+  if (skipOptnoneFunction(F))
+    return false;
+
+  AT = &getAnalysis<AssumptionTracker>();
+  DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
+  DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
 
+  DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
+      getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
+  DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
+
+  // Minimizing size?
+  MinimizeSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
+                                                Attribute::MinSize);
+
   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
   /// instructions into the worklist when they are created.
   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter>
-    TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
-               InstCombineIRInserter(Worklist));
+    TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(DL),
+               InstCombineIRInserter(Worklist, AT));
   Builder = &TheBuilder;
 
+  InstCombinerLibCallSimplifier TheSimplifier(DL, TLI, this);
+  Simplifier = &TheSimplifier;
+
   bool EverMadeChange = false;
 
   // Lower dbg.declare intrinsics otherwise their value may be clobbered
@@ -2140,7 +2995,7 @@ bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
     EverMadeChange = true;
 
-  Builder = 0;
+  Builder = nullptr;
   return EverMadeChange;
 }