Add comment.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParamAttrsList.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <sstream>
62 using namespace llvm;
63 using namespace llvm::PatternMatch;
64
65 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
66 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
67 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
68 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
69 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
70
71 namespace {
72   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
73     : public FunctionPass,
74       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
75     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
76     std::vector<Instruction*> Worklist;
77     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
78     TargetData *TD;
79     bool MustPreserveLCSSA;
80   public:
81     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
82     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
83
84     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
85     /// isn't already in it.
86     void AddToWorkList(Instruction *I) {
87       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
88         Worklist.push_back(I);
89     }
90     
91     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
92     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
93       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
94       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
95       
96       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
97       Worklist[It->second] = 0;
98       
99       WorklistMap.erase(It);
100     }
101     
102     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
103       Instruction *I = Worklist.back();
104       Worklist.pop_back();
105       WorklistMap.erase(I);
106       return I;
107     }
108
109     
110     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
111     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
112     /// now.
113     ///
114     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
115       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
116            UI != UE; ++UI)
117         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
118     }
119
120     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
121     /// the work lists because they might get more simplified now.
122     ///
123     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
124       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
125         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
126           AddToWorkList(Op);
127     }
128     
129     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
130     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
131     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
132     ///
133     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
134     ///
135     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
136       Value *R = I.getOperand(op);
137       
138       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
139         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
140           AddToWorkList(Op);
141           // Set the operand to undef to drop the use.
142           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
143         }
144       
145       return R;
146     }
147
148   public:
149     virtual bool runOnFunction(Function &F);
150     
151     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
152
153     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
154       AU.addRequired<TargetData>();
155       AU.addPreservedID(LCSSAID);
156       AU.setPreservesCFG();
157     }
158
159     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
160
161     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
162     // instruction types.  The semantics are as follows:
163     // Return Value:
164     //    null        - No change was made
165     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
166     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
167     //
168     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
187     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
190     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
191     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
192                                                 Instruction *LHS,
193                                                 ConstantInt *RHS);
194     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
195                                 ConstantInt *DivRHS);
196
197     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
198                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
199     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
200                                      BinaryOperator &I);
201     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
204     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
205     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
206     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
207     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
208     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
211     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
213     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
214     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
215     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
216     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
217                                 Instruction *FI);
218     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
219     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
220     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
221     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
222     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
223     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
224     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
225     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
226     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
227     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
228     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
229     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
230     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
231     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
232
233     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
234     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
235
236   private:
237     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
238     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
239     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
240
241   public:
242     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
243     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
244     //
245     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
246       assert(New && New->getParent() == 0 &&
247              "New instruction already inserted into a basic block!");
248       BasicBlock *BB = Old.getParent();
249       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
250       AddToWorkList(New);
251       return New;
252     }
253
254     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
255     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
256     /// cast.
257     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
258                             Instruction &Pos) {
259       if (V->getType() == Ty) return V;
260
261       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
262         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
263       
264       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
265       AddToWorkList(C);
266       return C;
267     }
268         
269     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
270       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
271     }
272
273
274     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
275     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
276     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
277     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
278     // modified.
279     //
280     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
281       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
282       if (&I != V) {
283         I.replaceAllUsesWith(V);
284         return &I;
285       } else {
286         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
287         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
288         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
289         return &I;
290       }
291     }
292
293     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
294     // found to be replacable with another preexisting expression or was
295     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
296     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
297     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
298     //
299     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
300       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
301       if (Old != New)
302         Old->replaceAllUsesWith(New);
303       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
304         AddToWorkList(I);
305       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
306         AddToWorkList(I);
307       return true;
308     }
309     
310     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
311     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
312     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
313     // this function.
314     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
315       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
316       AddUsesToWorkList(I);
317       RemoveFromWorkList(&I);
318       I.eraseFromParent();
319       return 0;  // Don't do anything with FI
320     }
321
322   private:
323     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
324     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
325     /// casts that are known to not do anything...
326     ///
327     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
328                                    Value *V, const Type *DestTy,
329                                    Instruction *InsertBefore);
330
331     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
332     /// commutative operators.
333     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
334
335     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
336     /// most-complex to least-complex order.
337     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
338
339     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
340     /// on the demanded bits.
341     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
342                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
343                               unsigned Depth = 0);
344
345     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
346                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
347       
348     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
349     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
350     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
351     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
352
353     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
354     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
355     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
356     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
357     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
358     
359     
360     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
361                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
362     
363     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
364                               bool isSub, Instruction &I);
365     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
366                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
367     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
368     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
369     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
370     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
371
372
373     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
374   };
375
376   char InstCombiner::ID = 0;
377   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
378 }
379
380 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
381 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
382 static unsigned getComplexity(Value *V) {
383   if (isa<Instruction>(V)) {
384     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
385       return 3;
386     return 4;
387   }
388   if (isa<Argument>(V)) return 3;
389   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
390 }
391
392 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
393 // it.
394 static bool isOnlyUse(Value *V) {
395   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
396 }
397
398 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
399 // though a va_arg area...
400 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
401   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
402     if (ITy->getBitWidth() < 32)
403       return Type::Int32Ty;
404   }
405   return Ty;
406 }
407
408 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
409 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
410 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
411   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
412     return I->getOperand(0);
413   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
414     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
415       return CE->getOperand(0);
416   return 0;
417 }
418
419 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
420 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
421 static Instruction::CastOps 
422 isEliminableCastPair(
423   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
424   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
425   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
426   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
427 ) {
428   
429   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
430   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
431
432   // Get the opcodes of the two Cast instructions
433   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
434   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
435
436   return Instruction::CastOps(
437       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
438                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
439 }
440
441 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
442 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
443 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
444 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
445                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
446   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
447   
448   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
449   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
450     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
451       return false;
452   return true;
453 }
454
455 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
456 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
457 /// casts that are known to not do anything...
458 ///
459 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
460                                              Value *V, const Type *DestTy,
461                                              Instruction *InsertBefore) {
462   if (V->getType() == DestTy) return V;
463   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
464     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
465   
466   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
467 }
468
469 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
470 // operators:
471 //
472 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
473 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
474 //     binary operators.
475 //
476 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
477 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
478 //
479 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
480   bool Changed = false;
481   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
482     Changed = !I.swapOperands();
483
484   if (!I.isAssociative()) return Changed;
485   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
486   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
487     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
488       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
489         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
490                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
491                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
492         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
493         I.setOperand(1, Folded);
494         return true;
495       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
496         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
497             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
498           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
499           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
500
501           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
502           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
503           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
504                                                     Op1->getOperand(0),
505                                                     Op1->getName(), &I);
506           AddToWorkList(New);
507           I.setOperand(0, New);
508           I.setOperand(1, Folded);
509           return true;
510         }
511     }
512   return Changed;
513 }
514
515 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
516 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
517 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
518 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
519   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
520     return false;
521   I.swapOperands();
522   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
523   return true;
524 }
525
526 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
527 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
528 //
529 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
530   if (BinaryOperator::isNeg(V))
531     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
532
533   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
534   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
535     return ConstantExpr::getNeg(C);
536   return 0;
537 }
538
539 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
540   if (BinaryOperator::isNot(V))
541     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
542
543   // Constants can be considered to be not'ed values...
544   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
545     return ConstantInt::get(~C->getValue());
546   return 0;
547 }
548
549 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
550 // other computations (because it has a constant operand), return the
551 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
552 // Otherwise, return null.
553 //
554 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
555   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
556     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
557       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
558         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
559           return I->getOperand(0);
560       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
561         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
562           // The multiplier is really 1 << CST.
563           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
564           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
565           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
566           return I->getOperand(0);
567         }
568     }
569   return 0;
570 }
571
572 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
573 /// expression, return it.
574 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
575   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
576   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
577     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
578       return cast<User>(V);
579   return false;
580 }
581
582 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
583 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
584   APInt Val(C->getValue());
585   return ConstantInt::get(++Val);
586 }
587 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
588 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
589   APInt Val(C->getValue());
590   return ConstantInt::get(--Val);
591 }
592 /// Add - Add two ConstantInts together
593 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
595 }
596 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
597 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
599 }
600 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
601 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
602   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
603 }
604 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
605 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
606   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
607 }
608 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
609 /// this size.
610 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
611   uint32_t W = C1->getBitWidth();
612   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
613   if (sign) {
614     LHSExt.sext(W * 2);
615     RHSExt.sext(W * 2);
616   } else {
617     LHSExt.zext(W * 2);
618     RHSExt.zext(W * 2);
619   }
620
621   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
622
623   if (sign) {
624     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
625     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
626     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
627   } else 
628     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
629 }
630
631 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
632 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
633 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
634 /// processing.
635 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
636 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
637 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
638 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
639 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
640 /// this won't lose us code quality.
641 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
642                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
643   assert(V && "No Value?");
644   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
645   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
646   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
647          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
648          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
649          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
650   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
651     // We know all of the bits for a constant!
652     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
653     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
654     return;
655   }
656
657   if (Depth == 6 || Mask == 0)
658     return;  // Limit search depth.
659
660   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
661   if (!I) return;
662
663   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
664   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
665   
666   switch (I->getOpcode()) {
667   case Instruction::And: {
668     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
669     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
670     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
671     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
672     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
673     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
674     
675     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
676     KnownOne &= KnownOne2;
677     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
678     KnownZero |= KnownZero2;
679     return;
680   }
681   case Instruction::Or: {
682     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
683     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
684     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
685     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
686     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
687     
688     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
689     KnownZero &= KnownZero2;
690     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
691     KnownOne |= KnownOne2;
692     return;
693   }
694   case Instruction::Xor: {
695     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
696     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
697     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
698     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
699     
700     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
701     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
702     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
703     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
704     KnownZero = KnownZeroOut;
705     return;
706   }
707   case Instruction::Select:
708     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
709     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
710     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
711     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
712
713     // Only known if known in both the LHS and RHS.
714     KnownOne &= KnownOne2;
715     KnownZero &= KnownZero2;
716     return;
717   case Instruction::FPTrunc:
718   case Instruction::FPExt:
719   case Instruction::FPToUI:
720   case Instruction::FPToSI:
721   case Instruction::SIToFP:
722   case Instruction::PtrToInt:
723   case Instruction::UIToFP:
724   case Instruction::IntToPtr:
725     return; // Can't work with floating point or pointers
726   case Instruction::Trunc: {
727     // All these have integer operands
728     uint32_t SrcBitWidth = 
729       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
730     APInt MaskIn(Mask);
731     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
732     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
733     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
734     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
735     KnownZero.trunc(BitWidth);
736     KnownOne.trunc(BitWidth);
737     return;
738   }
739   case Instruction::BitCast: {
740     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
741     if (SrcTy->isInteger()) {
742       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
743       return;
744     }
745     break;
746   }
747   case Instruction::ZExt:  {
748     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
749     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
750     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
751       
752     APInt MaskIn(Mask);
753     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
754     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
755     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
756     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
757     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
758     // The top bits are known to be zero.
759     KnownZero.zext(BitWidth);
760     KnownOne.zext(BitWidth);
761     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
762     return;
763   }
764   case Instruction::SExt: {
765     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
766     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
767     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
768       
769     APInt MaskIn(Mask); 
770     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
771     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
772     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
773     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
774     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
775     KnownZero.zext(BitWidth);
776     KnownOne.zext(BitWidth);
777
778     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
779     // top bits of the result.
780     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
781       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
782     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
783       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
784     return;
785   }
786   case Instruction::Shl:
787     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
790       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
791       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
792       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
793       KnownZero <<= ShiftAmt;
794       KnownOne  <<= ShiftAmt;
795       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
796       return;
797     }
798     break;
799   case Instruction::LShr:
800     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
801     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
802       // Compute the new bits that are at the top now.
803       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
804       
805       // Unsigned shift right.
806       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
807       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
808       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
809       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
810       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
811       // high bits known zero.
812       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
813       return;
814     }
815     break;
816   case Instruction::AShr:
817     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
818     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
819       // Compute the new bits that are at the top now.
820       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
821       
822       // Signed shift right.
823       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
824       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
825       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
826       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
827       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
828         
829       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
830       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
831         KnownZero |= HighBits;
832       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
833         KnownOne |= HighBits;
834       return;
835     }
836     break;
837   }
838 }
839
840 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
841 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
842 /// for bits that V cannot have.
843 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
844   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
845   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
846   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
847   return (KnownZero & Mask) == Mask;
848 }
849
850 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
851 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
852 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
853 /// constant and return true.
854 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
855                                    APInt Demanded) {
856   assert(I && "No instruction?");
857   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
858
859   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
860   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
861   if (!OpC) return false;
862
863   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
864   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
865   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
866     return false;
867
868   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
869   Demanded &= OpC->getValue();
870   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
871   return true;
872 }
873
874 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
875 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
876 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
877 // min/max.
878 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
879                                                    const APInt& KnownZero,
880                                                    const APInt& KnownOne,
881                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
882   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
883   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
884          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
885          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
886          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
887   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
888
889   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
890   // bit if it is unknown.
891   Min = KnownOne;
892   Max = KnownOne|UnknownBits;
893   
894   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
895     Min.set(BitWidth-1);
896     Max.clear(BitWidth-1);
897   }
898 }
899
900 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
901 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
902 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
903 // min/max.
904 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
905                                                      const APInt &KnownZero,
906                                                      const APInt &KnownOne,
907                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
908   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
909   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
910          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
911          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
912          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
913   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
914   
915   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
916   Min = KnownOne;
917   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
918   Max = KnownOne|UnknownBits;
919 }
920
921 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
922 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
923 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
924 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
925 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
926 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
927 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
928 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
929 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
930 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
931 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
932 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
933 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
934 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
935 /// and KnownOne must all be the same.
936 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
937                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
938                                         unsigned Depth) {
939   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
940   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
941   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
942   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
943   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
944          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
945          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
946          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
947           must have same BitWidth");
948   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
949     // We know all of the bits for a constant!
950     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
951     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
952     return false;
953   }
954   
955   KnownZero.clear(); 
956   KnownOne.clear();
957   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
958     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
959       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
960       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
961       return false;
962     }
963     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
964     // just set the DemandedMask to all bits.
965     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
966   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
967     if (V != UndefValue::get(VTy))
968       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
969     return false;
970   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
971     return false;
972   }
973   
974   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
975   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
976
977   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
978   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
979   switch (I->getOpcode()) {
980   default: break;
981   case Instruction::And:
982     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
983     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
984                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
985       return true;
986     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
987            "Bits known to be one AND zero?"); 
988
989     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
990     // LHS.
991     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
992                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
993       return true;
994     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
995            "Bits known to be one AND zero?"); 
996
997     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
998     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
999     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
1000         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1001       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1002     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1003         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1004       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1005     
1006     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1007     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1008       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
1009       
1010     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1011     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1012       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1013       
1014     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1015     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1016     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1017     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1018     break;
1019   case Instruction::Or:
1020     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1021     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1022                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1023       return true;
1024     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1025            "Bits known to be one AND zero?"); 
1026     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
1027     // LHS.
1028     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1029                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1030       return true;
1031     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1032            "Bits known to be one AND zero?"); 
1033     
1034     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1035     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1036     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1037         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1038       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1039     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1040         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1041       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1042
1043     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1044     // the other side, just use the 'other' side.
1045     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1046         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1047       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1048     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1049         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1050       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1051         
1052     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1053     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1054       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1055           
1056     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1057     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1058     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1059     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1060     break;
1061   case Instruction::Xor: {
1062     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1063                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1064       return true;
1065     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1066            "Bits known to be one AND zero?"); 
1067     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1068                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1069       return true;
1070     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1071            "Bits known to be one AND zero?"); 
1072     
1073     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1074     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1075     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1076       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1077     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1078       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1079     
1080     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1081     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1082                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1083     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1084     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1085                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1086     
1087     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1088     // other, turn this into an *inclusive* or.
1089     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1090     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1091       Instruction *Or =
1092         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1093                                  I->getName());
1094       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1095       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1096     }
1097     
1098     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1099     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1100     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1101     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1102     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1103       // all known
1104       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1105         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1106         Instruction *And = 
1107           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1108         InsertNewInstBefore(And, *I);
1109         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1110       }
1111     }
1112     
1113     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1114     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1115     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1116       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1117     
1118     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1119     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1120     break;
1121   }
1122   case Instruction::Select:
1123     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1124                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1125       return true;
1126     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1127                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1128       return true;
1129     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1130            "Bits known to be one AND zero?"); 
1131     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1132            "Bits known to be one AND zero?"); 
1133     
1134     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1135     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1136       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1137     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1138       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1139     
1140     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1141     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1142     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1143     break;
1144   case Instruction::Trunc: {
1145     uint32_t truncBf = 
1146       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1147     DemandedMask.zext(truncBf);
1148     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1149     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1150     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1151                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1152       return true;
1153     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1154     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1155     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1156     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1157            "Bits known to be one AND zero?"); 
1158     break;
1159   }
1160   case Instruction::BitCast:
1161     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1162       return false;
1163       
1164     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1165                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1166       return true;
1167     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1168            "Bits known to be one AND zero?"); 
1169     break;
1170   case Instruction::ZExt: {
1171     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1172     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1173     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1174     
1175     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1176     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1177     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1178     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1179                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1180       return true;
1181     DemandedMask.zext(BitWidth);
1182     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1183     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1184     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1185            "Bits known to be one AND zero?"); 
1186     // The top bits are known to be zero.
1187     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1188     break;
1189   }
1190   case Instruction::SExt: {
1191     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1192     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1193     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1194     
1195     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1196                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1197
1198     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1199     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1200     // bit is demanded.
1201     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1202       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1203       
1204     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1205     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1206     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1207     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1208                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1209       return true;
1210     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1211     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1212     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1213     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1214            "Bits known to be one AND zero?"); 
1215       
1216     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1217     // top bits of the result.
1218
1219     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1220     // convert this into a zero extension.
1221     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1222     {
1223       // Convert to ZExt cast
1224       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1225       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1226     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1227       RHSKnownOne |= NewBits;
1228     }
1229     break;
1230   }
1231   case Instruction::Add: {
1232     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1233     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1234     // either.
1235     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1236       
1237     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1238     // we can do.
1239     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1240       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1241       // won't work if the RHS is zero.
1242       if (RHS->isZero())
1243         break;
1244       
1245       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1246       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1247       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1248
1249       // Find information about known zero/one bits in the input.
1250       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1251                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1252         return true;
1253
1254       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1255       // the constant.
1256       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1257         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1258       
1259       // Avoid excess work.
1260       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1261         break;
1262       
1263       // Turn it into OR if input bits are zero.
1264       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1265         Instruction *Or =
1266           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1267                                    I->getName());
1268         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1269         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1270       }
1271       
1272       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1273       // depending on potential carries from the input constant and the
1274       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1275       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1276       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1277       
1278       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1279       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1280       // this scan.
1281       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1282       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1283       
1284       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1285       
1286       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1287       // other, and there is no input carry.
1288       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1289                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1290       
1291       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1292       // is no input carry.
1293       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1294     } else {
1295       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1296       // the high bits of its LHS or RHS.
1297       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1298         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1299         // significant bit and all those below it.
1300         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1301         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1302                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1303           return true;
1304         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1305                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1306           return true;
1307       }
1308     }
1309     break;
1310   }
1311   case Instruction::Sub:
1312     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1313     // the high bits of its LHS or RHS.
1314     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1315       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1316       // significant bit and all those below it.
1317       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1318       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1319       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1320                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1321         return true;
1322       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1323                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1324         return true;
1325     }
1326     break;
1327   case Instruction::Shl:
1328     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1329       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1330       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1331       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1332                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1333         return true;
1334       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1335              "Bits known to be one AND zero?"); 
1336       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1337       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1338       // low bits known zero.
1339       if (ShiftAmt)
1340         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1341     }
1342     break;
1343   case Instruction::LShr:
1344     // For a logical shift right
1345     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1346       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1347       
1348       // Unsigned shift right.
1349       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1350       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1351                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1352         return true;
1353       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1354              "Bits known to be one AND zero?"); 
1355       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1356       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1357       if (ShiftAmt) {
1358         // Compute the new bits that are at the top now.
1359         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1360         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1361       }
1362     }
1363     break;
1364   case Instruction::AShr:
1365     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1366     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1367     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1368     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1369     if (DemandedMask == 1) {
1370       // Perform the logical shift right.
1371       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1372                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1373       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1374       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1375     }    
1376
1377     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1378     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1379     if (DemandedMask.isSignBit())
1380       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1381     
1382     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1383       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1384       
1385       // Signed shift right.
1386       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1387       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1388       // demanded.
1389       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1390         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1391       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1392                                DemandedMaskIn,
1393                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1394         return true;
1395       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1396              "Bits known to be one AND zero?"); 
1397       // Compute the new bits that are at the top now.
1398       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1399       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1400       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1401         
1402       // Handle the sign bits.
1403       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1404       // Adjust to where it is now in the mask.
1405       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1406         
1407       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1408       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1409       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1410           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1411         // Perform the logical shift right.
1412         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1413                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1414         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1415         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1416       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1417         RHSKnownOne |= HighBits;
1418       }
1419     }
1420     break;
1421   }
1422   
1423   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1424   // constant.
1425   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1426     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1427   return false;
1428 }
1429
1430
1431 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1432 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1433 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1434 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1435 ///
1436 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1437 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1438 /// returned.  This returns null if no change was made.
1439 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1440                                                 uint64_t &UndefElts,
1441                                                 unsigned Depth) {
1442   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1443   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1444   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1445   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1446          "Invalid DemandedElts!");
1447
1448   if (isa<UndefValue>(V)) {
1449     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1450     UndefElts = EltMask;
1451     return 0;
1452   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1453     UndefElts = EltMask;
1454     return UndefValue::get(V->getType());
1455   }
1456   
1457   UndefElts = 0;
1458   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1459     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1460     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1461
1462     std::vector<Constant*> Elts;
1463     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1464       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1465         Elts.push_back(Undef);
1466         UndefElts |= (1ULL << i);
1467       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1468         Elts.push_back(Undef);
1469         UndefElts |= (1ULL << i);
1470       } else {                               // Otherwise, defined.
1471         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1472       }
1473         
1474     // If we changed the constant, return it.
1475     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1476     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1477   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1478     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1479     // set to undef.
1480     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1481     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1482     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1483     std::vector<Constant*> Elts;
1484     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1485       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1486     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1487     return ConstantVector::get(Elts);
1488   }
1489   
1490   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1491     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1492       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1493       return false;
1494     }
1495     return false;
1496   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1497     return false;
1498   }
1499   
1500   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1501   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1502   
1503   bool MadeChange = false;
1504   uint64_t UndefElts2;
1505   Value *TmpV;
1506   switch (I->getOpcode()) {
1507   default: break;
1508     
1509   case Instruction::InsertElement: {
1510     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1511     // demand exactly the same input as we produce.
1512     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1513     if (Idx == 0) {
1514       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1515       // which elt is getting updated.
1516       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1517                                         UndefElts2, Depth+1);
1518       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1519       break;
1520     }
1521     
1522     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1523     // insertelement.
1524     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1525     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1526       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1527     
1528     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1529     // input demanded set is simpler than the output set.
1530     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1531                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1532                                       UndefElts, Depth+1);
1533     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1534
1535     // The inserted element is defined.
1536     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1537     break;
1538   }
1539   case Instruction::BitCast: {
1540     // Vector->vector casts only.
1541     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1542     if (!VTy) break;
1543     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1544     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1545     unsigned Ratio;
1546
1547     if (VWidth == InVWidth) {
1548       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1549       // elements as are demanded of us.
1550       Ratio = 1;
1551       InputDemandedElts = DemandedElts;
1552     } else if (VWidth > InVWidth) {
1553       // Untested so far.
1554       break;
1555       
1556       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1557       // then an input element is live if any of the corresponding output
1558       // elements are live.
1559       Ratio = VWidth/InVWidth;
1560       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1561         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1562           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1563       }
1564     } else {
1565       // Untested so far.
1566       break;
1567       
1568       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1569       // then an input element is live if the corresponding output element is
1570       // live.
1571       Ratio = InVWidth/VWidth;
1572       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1573         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1574           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1575     }
1576     
1577     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1578     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1579                                       UndefElts2, Depth+1);
1580     if (TmpV) {
1581       I->setOperand(0, TmpV);
1582       MadeChange = true;
1583     }
1584     
1585     UndefElts = UndefElts2;
1586     if (VWidth > InVWidth) {
1587       assert(0 && "Unimp");
1588       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1589       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1590       // undef.
1591       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1592         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1593           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1594     } else if (VWidth < InVWidth) {
1595       assert(0 && "Unimp");
1596       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1597       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1598       // elements are undef.
1599       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1600       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1601         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1602           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1603     }
1604     break;
1605   }
1606   case Instruction::And:
1607   case Instruction::Or:
1608   case Instruction::Xor:
1609   case Instruction::Add:
1610   case Instruction::Sub:
1611   case Instruction::Mul:
1612     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1613     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1614                                       UndefElts, Depth+1);
1615     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1616     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1617                                       UndefElts2, Depth+1);
1618     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1619       
1620     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1621     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1622     UndefElts &= UndefElts2;
1623     break;
1624     
1625   case Instruction::Call: {
1626     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1627     if (!II) break;
1628     switch (II->getIntrinsicID()) {
1629     default: break;
1630       
1631     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1632     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1633     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1634     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1635     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1636     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1637     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1638     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1639     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1640     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1641       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1642                                         UndefElts, Depth+1);
1643       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1644       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1645                                         UndefElts2, Depth+1);
1646       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1647
1648       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1649       // scalarize it now.
1650       if (DemandedElts == 1) {
1651         switch (II->getIntrinsicID()) {
1652         default: break;
1653         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1654         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1655         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1656         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1657           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1658           Value *LHS = II->getOperand(1);
1659           Value *RHS = II->getOperand(2);
1660           // Extract the element as scalars.
1661           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1662           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1663           
1664           switch (II->getIntrinsicID()) {
1665           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1666           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1667           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1668             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1669                                                         II->getName()), *II);
1670             break;
1671           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1672           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1673             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1674                                                          II->getName()), *II);
1675             break;
1676           }
1677           
1678           Instruction *New =
1679             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1680                                   II->getName());
1681           InsertNewInstBefore(New, *II);
1682           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1683           return New;
1684         }            
1685       }
1686         
1687       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1688       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1689       UndefElts &= UndefElts2;
1690       break;
1691     }
1692     break;
1693   }
1694   }
1695   return MadeChange ? I : 0;
1696 }
1697
1698 /// @returns true if the specified compare predicate is
1699 /// true when both operands are equal...
1700 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1701 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1702   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1703          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1704          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1705 }
1706
1707 /// @returns true if the specified compare instruction is
1708 /// true when both operands are equal...
1709 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1710 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1711   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1712 }
1713
1714 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1715 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1716 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1717 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1718 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1719 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1720 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1721 ///
1722 template<typename Functor>
1723 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1724   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1725   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1726
1727   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1728   if (F.shouldApply(LHS))
1729     return F.apply(Root);
1730
1731   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1732   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1733   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1734     // Should we apply this transform to the RHS?
1735     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1736
1737     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1738     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1739       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1740       ShouldApply = true;
1741     }
1742
1743     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1744     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1745     if (ShouldApply) {
1746       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1747
1748       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1749       // and perform the reassociation.
1750       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1751
1752       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1753       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1754
1755       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1756       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1757       if (&Root == TmpLHSI) {
1758         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1759         return 0;
1760       }
1761       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1762       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1763       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1764       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1765       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1766       ARI = Root;
1767
1768       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1769       // get to LHSI.
1770       while (TmpLHSI != LHSI) {
1771         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1772         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1773         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1774         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1775         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1776         ARI = NextLHSI;
1777
1778         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1779         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1780         TmpLHSI = NextLHSI;
1781         ExtraOperand = NextOp;
1782       }
1783
1784       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1785       // the transformation...
1786       return F.apply(Root);
1787     }
1788
1789     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1790   }
1791   return 0;
1792 }
1793
1794
1795 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1796 struct AddRHS {
1797   Value *RHS;
1798   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1799   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1800   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1801     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1802                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1803   }
1804 };
1805
1806 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1807 //                 iff C1&C2 == 0
1808 struct AddMaskingAnd {
1809   Constant *C2;
1810   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1811   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1812     ConstantInt *C1;
1813     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1814            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1815   }
1816   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1817     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1818   }
1819 };
1820
1821 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1822                                              InstCombiner *IC) {
1823   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1824     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1825       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1826
1827     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1828           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1829   }
1830
1831   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1832   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1833   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1834
1835   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1836     if (ConstIsRHS)
1837       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1838     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1839   }
1840
1841   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1842   if (!ConstIsRHS)
1843     std::swap(Op0, Op1);
1844   Instruction *New;
1845   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1846     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1847   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1848     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1849                           SO->getName()+".cmp");
1850   else {
1851     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1852     abort();
1853   }
1854   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1855 }
1856
1857 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1858 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1859 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1860 // not have a second operand.
1861 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1862                                      InstCombiner *IC) {
1863   // Don't modify shared select instructions
1864   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1865   Value *TV = SI->getOperand(1);
1866   Value *FV = SI->getOperand(2);
1867
1868   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1869     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1870     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1871
1872     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1873     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1874
1875     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1876                           SelectFalseVal);
1877   }
1878   return 0;
1879 }
1880
1881
1882 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1883 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1884 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1885 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1886   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1887   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1888   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1889
1890   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1891   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1892   // or if *it* is a PHI, bail out.
1893   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1894   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1895     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1896       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1897       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1898       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1899       
1900       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1901       // loop.
1902       if (NonConstBB == I.getParent())
1903         return 0;
1904     }
1905   
1906   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1907   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1908   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1909   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1910   if (NonConstBB) {
1911     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1912     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1913   }
1914
1915   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1916   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1917   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1918   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1919   NewPN->takeName(PN);
1920
1921   // Next, add all of the operands to the PHI.
1922   if (I.getNumOperands() == 2) {
1923     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1924     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1925       Value *InV = 0;
1926       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1927         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1928           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1929         else
1930           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1931       } else {
1932         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1933         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1934           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1935                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1936                                        NonConstBB->getTerminator());
1937         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1938           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1939                                 CI->getPredicate(),
1940                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1941                                 NonConstBB->getTerminator());
1942         else
1943           assert(0 && "Unknown binop!");
1944         
1945         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1946       }
1947       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1948     }
1949   } else { 
1950     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1951     const Type *RetTy = CI->getType();
1952     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1953       Value *InV;
1954       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1955         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1956       } else {
1957         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1958         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1959                                I.getType(), "phitmp", 
1960                                NonConstBB->getTerminator());
1961         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1962       }
1963       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1964     }
1965   }
1966   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1967 }
1968
1969
1970 /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
1971 /// value is never equal to -0.0.
1972 ///
1973 /// Note that this function will need to be revisited when we support nondefault
1974 /// rounding modes!
1975 ///
1976 static bool CannotBeNegativeZero(const Value *V) {
1977   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
1978     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
1979
1980   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
1981   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1982     if (I->getOpcode() == Instruction::Add &&
1983         isa<ConstantFP>(I->getOperand(1)) && 
1984         cast<ConstantFP>(I->getOperand(1))->isNullValue())
1985       return true;
1986     
1987     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
1988       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
1989         return CannotBeNegativeZero(II->getOperand(1));
1990     
1991     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
1992       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
1993         if (F->isDeclaration()) {
1994           switch (F->getNameLen()) {
1995           case 3:  // abs(x) != -0.0
1996             if (!strcmp(F->getNameStart(), "abs")) return true;
1997             break;
1998           case 4:  // abs[lf](x) != -0.0
1999             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absf")) return true;
2000             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absl")) return true;
2001             break;
2002           }
2003         }
2004       }
2005   }
2006   
2007   return false;
2008 }
2009
2010
2011 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2012   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2013   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2014
2015   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2016     // X + undef -> undef
2017     if (isa<UndefValue>(RHS))
2018       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2019
2020     // X + 0 --> X
2021     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2022       if (RHSC->isNullValue())
2023         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2024     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2025       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2026                               (I.getType())->getValueAPF()))
2027         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2028     }
2029
2030     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2031       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2032       const APInt& Val = CI->getValue();
2033       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2034       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2035         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
2036       
2037       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2038       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2039       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2040         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2041         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2042                                  KnownZero, KnownOne))
2043           return &I;
2044       }
2045     }
2046
2047     if (isa<PHINode>(LHS))
2048       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2049         return NV;
2050     
2051     ConstantInt *XorRHS = 0;
2052     Value *XorLHS = 0;
2053     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2054         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2055       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2056       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2057       
2058       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2059       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2060       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2061       do {
2062         if (TySizeBits > Size) {
2063           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2064           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2065           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2066               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2067             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2068             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2069                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2070               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2071             break;
2072           }
2073         }
2074         Size >>= 1;
2075         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2076         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2077       } while (Size >= 1);
2078       
2079       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2080       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2081       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2082       // up to something that the back ends can handle.
2083       const Type *MiddleType = 0;
2084       switch (Size) {
2085         default: break;
2086         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2087         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2088         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2089       }
2090       if (MiddleType) {
2091         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2092         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2093         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2094       }
2095     }
2096   }
2097
2098   // X + X --> X << 1
2099   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2100     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2101
2102     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2103       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2104         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2105           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2106     }
2107     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2108       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2109         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2110           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2111     }
2112   }
2113
2114   // -A + B  -->  B - A
2115   // -A + -B  -->  -(A + B)
2116   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2117     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2118       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2119         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::createAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2120         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2121         return BinaryOperator::createNeg(NewAdd);
2122       }
2123     }
2124     
2125     return BinaryOperator::createSub(RHS, LHSV);
2126   }
2127
2128   // A + -B  -->  A - B
2129   if (!isa<Constant>(RHS))
2130     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2131       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2132
2133
2134   ConstantInt *C2;
2135   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2136     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2137       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2138
2139     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2140     ConstantInt *C1;
2141     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2142       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2143   }
2144
2145   // X + X*C --> X * (C+1)
2146   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2147     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2148
2149   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2150   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2151     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2152   
2153
2154   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2155   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2156     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2157       return R;
2158
2159   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2160   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2161     Value *W, *X, *Y, *Z;
2162     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2163         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2164       if (W != Y) {
2165         if (W == Z) {
2166           std::swap(Y, Z);
2167         } else if (Y == X) {
2168           std::swap(W, X);
2169         } else if (X == Z) {
2170           std::swap(Y, Z);
2171           std::swap(W, X);
2172         }
2173       }
2174
2175       if (W == Y) {
2176         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, Z,
2177                                                             LHS->getName()), I);
2178         return BinaryOperator::createMul(W, NewAdd);
2179       }
2180     }
2181   }
2182
2183   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2184     Value *X = 0;
2185     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2186       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2187
2188     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2189     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2190       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2191       if (Anded == CRHS) {
2192         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2193         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2194         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2195
2196         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2197         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2198
2199         // See if the and mask includes all of these bits.
2200         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2201
2202         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2203           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2204           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2205                                                             LHS->getName()), I);
2206           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2207         }
2208       }
2209     }
2210
2211     // Try to fold constant add into select arguments.
2212     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2213       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2214         return R;
2215   }
2216
2217   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2218   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2219   {
2220     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2221     Value *Other = RHS;
2222     if (!CI) {
2223       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2224       Other = LHS;
2225     }
2226     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2227         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2228          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2229         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2230       unsigned AS =
2231         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2232       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2233                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2234       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2235       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2236     }
2237   }
2238   
2239   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2240   {
2241     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2242     Value *Other = RHS;
2243     if (!SI) {
2244       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2245       Other = LHS;
2246     }
2247     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2248       Value *TV = SI->getTrueValue();
2249       Value *FV = SI->getFalseValue();
2250       Value *A, *N;
2251
2252       // Can we fold the add into the argument of the select?
2253       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2254       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2255           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2256         return new SelectInst(SI->getCondition(), N, A);
2257       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2258           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2259         return new SelectInst(SI->getCondition(), A, N);
2260     }
2261   }
2262   
2263   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2264   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2265     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2266       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2267
2268   return Changed ? &I : 0;
2269 }
2270
2271 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2272 // highest order bit set.
2273 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2274   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2275   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2276 }
2277
2278 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2279   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2280
2281   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2282     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2283
2284   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2285   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2286     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2287
2288   if (isa<UndefValue>(Op0))
2289     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2290   if (isa<UndefValue>(Op1))
2291     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2292
2293   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2294     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2295     if (C->isAllOnesValue())
2296       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2297
2298     // C - ~X == X + (1+C)
2299     Value *X = 0;
2300     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2301       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2302
2303     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2304     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2305     if (C->isZero()) {
2306       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2307         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2308           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2309             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2310             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2311                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2312               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2313               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2314                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2315             }
2316           }
2317         }
2318         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2319           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2320             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2321             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2322                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2323               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2324               return BinaryOperator::createLShr(
2325                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2326             }
2327           }
2328         }
2329       }
2330     }
2331
2332     // Try to fold constant sub into select arguments.
2333     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2334       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2335         return R;
2336
2337     if (isa<PHINode>(Op0))
2338       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2339         return NV;
2340   }
2341
2342   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2343     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2344         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2345       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2346         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2347       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2348         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2349       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2350         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2351           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2352           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2353                                            Op1I->getOperand(0));
2354       }
2355     }
2356
2357     if (Op1I->hasOneUse()) {
2358       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2359       // is not used by anyone else...
2360       //
2361       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2362           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2363         // Swap the two operands of the subexpr...
2364         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2365         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2366         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2367
2368         // Create the new top level add instruction...
2369         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2370       }
2371
2372       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2373       //
2374       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2375           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2376         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2377
2378         Value *NewNot =
2379           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2380         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2381       }
2382
2383       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2384       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2385         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2386           if (CSI->isZero())
2387             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2388               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2389                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2390
2391       // X - X*C --> X * (1-C)
2392       ConstantInt *C2 = 0;
2393       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2394         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2395         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2396       }
2397
2398       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2399       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2400         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2401           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2402               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2403             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2404               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2405             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2406               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2407           }
2408     }
2409   }
2410
2411   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2412     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2413       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2414         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2415           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2416         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2417           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2418       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2419         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2420           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2421       }
2422     }
2423
2424   ConstantInt *C1;
2425   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2426     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2427       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2428
2429     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2430     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2431       return BinaryOperator::createMul(X, Subtract(C1, C2));
2432   }
2433   return 0;
2434 }
2435
2436 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2437 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2438 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2439 /// signed.
2440 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2441                            bool &TrueIfSigned) {
2442   switch (pred) {
2443   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2444     TrueIfSigned = true;
2445     return RHS->isZero();
2446   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2447     TrueIfSigned = true;
2448     return RHS->isAllOnesValue();
2449   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2450     TrueIfSigned = false;
2451     return RHS->isAllOnesValue();
2452   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2453     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2454     TrueIfSigned = true;
2455     return RHS->getValue() ==
2456       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2457   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2458     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2459     TrueIfSigned = true;
2460     return RHS->getValue() == 
2461       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2462   default:
2463     return false;
2464   }
2465 }
2466
2467 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2468   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2469   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2470
2471   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2472     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2473
2474   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2475   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2476     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2477
2478       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2479       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2480         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2481           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2482             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2483                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2484
2485       if (CI->isZero())
2486         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2487       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2488         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2489       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2490         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2491
2492       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2493       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2494         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2495                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2496       }
2497     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2498       if (Op1F->isNullValue())
2499         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2500
2501       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2502       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2503       // We need a better interface for long double here.
2504       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2505         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2506           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2507     }
2508     
2509     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2510       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2511           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2512         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2513         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2514                                                      Op1, "tmp");
2515         InsertNewInstBefore(Add, I);
2516         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2517                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2518         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2519         
2520       }
2521
2522     // Try to fold constant mul into select arguments.
2523     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2524       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2525         return R;
2526
2527     if (isa<PHINode>(Op0))
2528       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2529         return NV;
2530   }
2531
2532   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2533     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2534       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2535
2536   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2537   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2538   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2539   // formed.
2540   CastInst *BoolCast = 0;
2541   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2542     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2543       BoolCast = CI;
2544   if (!BoolCast)
2545     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2546       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2547         BoolCast = CI;
2548   if (BoolCast) {
2549     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2550       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2551       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2552       bool TIS = false;
2553       
2554       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2555       // multiply into a shift/and combination.
2556       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2557           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2558           TIS) {
2559         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2560         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2561                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2562         Value *V =
2563           InsertNewInstBefore(
2564             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2565                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2566                                             ".mask"), I);
2567
2568         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2569         // or truncate to the multiply type.
2570         if (I.getType() != V->getType()) {
2571           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2572           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2573           Instruction::CastOps opcode = 
2574             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2575              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2576           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2577         }
2578
2579         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2580         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2581       }
2582     }
2583   }
2584
2585   return Changed ? &I : 0;
2586 }
2587
2588 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2589 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2590 /// used by the visitors to those instructions.
2591 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2592 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2593   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2594
2595   // undef / X -> 0        for integer.
2596   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2597   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2598     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2599       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2600     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2601   }
2602
2603   // X / undef -> undef
2604   if (isa<UndefValue>(Op1))
2605     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2606
2607   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2608   // This does not apply for fdiv.
2609   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2610     // [su]div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in
2611     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2612     // condition of the select with false (if the cond value is in the same BB).
2613     // If the select has uses other than the div, this allows them to be
2614     // simplified also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2615     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2616       if (ST->isNullValue()) {
2617         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2618         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2619           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2620         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2621           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2622         else
2623           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2624         return &I;
2625       }
2626
2627     // Likewise for: [su]div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2628     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))
2629       if (ST->isNullValue()) {
2630         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2631         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2632           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2633         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2634           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2635         else
2636           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2637         return &I;
2638       }
2639   }
2640
2641   return 0;
2642 }
2643
2644 /// This function implements the transforms common to both integer division
2645 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2646 /// division instructions.
2647 /// @brief Common integer divide transforms
2648 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2649   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2650
2651   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2652     return Common;
2653
2654   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2655     // div X, 1 == X
2656     if (RHS->equalsInt(1))
2657       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2658
2659     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2660     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2661       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2662         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2663           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2664             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2665           else 
2666             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2667                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2668         }
2669
2670     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2671       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2672         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2673           return R;
2674       if (isa<PHINode>(Op0))
2675         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2676           return NV;
2677     }
2678   }
2679
2680   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2681   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2682     if (LHS->equalsInt(0))
2683       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2684
2685   return 0;
2686 }
2687
2688 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2689   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2690
2691   // Handle the integer div common cases
2692   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2693     return Common;
2694
2695   // X udiv C^2 -> X >> C
2696   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2697   // if so, convert to a right shift.
2698   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2699     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2700       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2701                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2702   }
2703
2704   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2705   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2706     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2707         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2708       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2709       if (C1.isPowerOf2()) {
2710         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2711         const Type *NTy = N->getType();
2712         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2713           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2714           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2715         }
2716         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2717       }
2718     }
2719   }
2720   
2721   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2722   // where C1&C2 are powers of two.
2723   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2724     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2725       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2726         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2727         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2728           // Compute the shift amounts
2729           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2730           // Construct the "on true" case of the select
2731           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2732           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2733                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2734           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2735   
2736           // Construct the "on false" case of the select
2737           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2738           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2739                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2740           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2741
2742           // construct the select instruction and return it.
2743           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2744         }
2745       }
2746   return 0;
2747 }
2748
2749 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2750   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2751
2752   // Handle the integer div common cases
2753   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2754     return Common;
2755
2756   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2757     // sdiv X, -1 == -X
2758     if (RHS->isAllOnesValue())
2759       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2760
2761     // -X/C -> X/-C
2762     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2763       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2764   }
2765
2766   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2767   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2768   if (I.getType()->isInteger()) {
2769     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2770     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2771       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2772       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2773     }
2774   }      
2775   
2776   return 0;
2777 }
2778
2779 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2780   return commonDivTransforms(I);
2781 }
2782
2783 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2784 /// of some factor, return that factor.
2785 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2786   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2787     return CI;
2788   
2789   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2790   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2791   
2792   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2793   if (!I) return Result;
2794   
2795   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2796     // Handle multiplies by a constant, etc.
2797     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2798                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2799   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2800     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2801     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2802       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2803       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2804     }
2805   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2806     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2807       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2808       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2809       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())// don't shift by "32"
2810         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2811                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2812     }
2813   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2814     // Only handle int->int casts.
2815     if (!CI->isIntegerCast())
2816       return Result;
2817     Value *Op = CI->getOperand(0);
2818     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2819   }    
2820   return Result;
2821 }
2822
2823 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2824 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2825 /// is used by the visitors to those instructions.
2826 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2827 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2828   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2829
2830   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2831   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2832     if (LHS->isNullValue())
2833       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2834
2835   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2836     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2837       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2838     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2839   }
2840   if (isa<UndefValue>(Op1))
2841     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2842
2843   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2844   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2845     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2846     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2847     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2848     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2849     // simplified also.
2850     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2851       if (ST->isNullValue()) {
2852         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2853         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2854           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2855         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2856           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2857         else
2858           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2859         return &I;
2860       }
2861     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2862     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2863       if (ST->isNullValue()) {
2864         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2865         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2866           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2867         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2868           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2869         else
2870           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2871         return &I;
2872       }
2873   }
2874
2875   return 0;
2876 }
2877
2878 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2879 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2880 /// remainder instructions.
2881 /// @brief Common integer remainder transforms
2882 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2883   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2884
2885   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2886     return common;
2887
2888   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2889     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2890     if (RHS->equalsInt(0))
2891       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2892     
2893     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2894       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2895
2896     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2897       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2898         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2899           return R;
2900       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2901         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2902           return NV;
2903       }
2904       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2905       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2906         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2907     }
2908   }
2909
2910   return 0;
2911 }
2912
2913 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2914   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2915
2916   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2917     return common;
2918   
2919   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2920     // X urem C^2 -> X and C
2921     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2922     // if so, convert to a bitwise and.
2923     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2924       if (C->getValue().isPowerOf2())
2925         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2926   }
2927
2928   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2929     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2930     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2931         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2932       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2933         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2934         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2935                                                                    "tmp"), I);
2936         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2937       }
2938     }
2939   }
2940
2941   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2942   // where C1&C2 are powers of two.
2943   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2944     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2945       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2946         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2947         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2948             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2949           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2950             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2951           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2952             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2953           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2954         }
2955       }
2956   }
2957   
2958   return 0;
2959 }
2960
2961 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2962   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2963
2964   // Handle the integer rem common cases
2965   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2966     return common;
2967   
2968   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2969     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2970         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2971       // X % -Y -> X % Y
2972       AddUsesToWorkList(I);
2973       I.setOperand(1, RHSNeg);
2974       return &I;
2975     }
2976  
2977   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2978   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2979   if (I.getType()->isInteger()) {
2980     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2981     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2982       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2983       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2984     }
2985   }
2986
2987   return 0;
2988 }
2989
2990 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2991   return commonRemTransforms(I);
2992 }
2993
2994 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2995 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2996   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2997   if (!isSigned)
2998     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2999   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
3000 }
3001
3002 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
3003 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3004   if (!isSigned)
3005     return C->getValue() == 1; // unsigned
3006     
3007   // Calculate 1111111111000000000000
3008   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3009   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
3010 }
3011
3012 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3013 // constant.
3014 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3015   return CI->getValue().isPowerOf2();
3016 }
3017
3018 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3019 // This is the same as lowones(~X).
3020 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3021   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3022 }
3023
3024 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3025 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3026 ///
3027 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3028 ///
3029 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3030 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3031 ///
3032 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3033 ///   0  A > B
3034 ///   1  A == B
3035 ///   2  A < B
3036 ///
3037 /// <=>  Value  Definition
3038 /// 000     0   Always false
3039 /// 001     1   A >  B
3040 /// 010     2   A == B
3041 /// 011     3   A >= B
3042 /// 100     4   A <  B
3043 /// 101     5   A != B
3044 /// 110     6   A <= B
3045 /// 111     7   Always true
3046 ///  
3047 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3048   switch (ICI->getPredicate()) {
3049     // False -> 0
3050   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3051   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3052   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3053   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3054   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3055   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3056   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3057   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3058   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3059   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3060     // True -> 7
3061   default:
3062     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3063     return 0;
3064   }
3065 }
3066
3067 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3068 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3069 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3070 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3071 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3072   switch (code) {
3073   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3074   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3075   case  1: 
3076     if (sign)
3077       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3078     else
3079       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3080   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3081   case  3: 
3082     if (sign)
3083       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3084     else
3085       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3086   case  4: 
3087     if (sign)
3088       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3089     else
3090       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3091   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3092   case  6: 
3093     if (sign)
3094       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3095     else
3096       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3097   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3098   }
3099 }
3100
3101 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3102   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3103     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3104      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3105     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3106      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3107 }
3108
3109 namespace { 
3110 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3111 struct FoldICmpLogical {
3112   InstCombiner &IC;
3113   Value *LHS, *RHS;
3114   ICmpInst::Predicate pred;
3115   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3116     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3117       pred(ICI->getPredicate()) {}
3118   bool shouldApply(Value *V) const {
3119     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3120       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3121         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3122                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3123     return false;
3124   }
3125   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3126     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3127     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3128       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3129       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3130     }
3131
3132     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3133     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3134     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3135     unsigned Code;
3136     switch (Log.getOpcode()) {
3137     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3138     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3139     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3140     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3141     }
3142
3143     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3144                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3145       
3146     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3147     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3148       return I;
3149     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3150     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3151   }
3152 };
3153 } // end anonymous namespace
3154
3155 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3156 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3157 // guaranteed to be a binary operator.
3158 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3159                                     ConstantInt *OpRHS,
3160                                     ConstantInt *AndRHS,
3161                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3162   Value *X = Op->getOperand(0);
3163   Constant *Together = 0;
3164   if (!Op->isShift())
3165     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3166
3167   switch (Op->getOpcode()) {
3168   case Instruction::Xor:
3169     if (Op->hasOneUse()) {
3170       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3171       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3172       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3173       And->takeName(Op);
3174       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3175     }
3176     break;
3177   case Instruction::Or:
3178     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3179       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3180
3181     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3182       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3183       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3184       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3185       Or->takeName(Op);
3186       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3187     }
3188     break;
3189   case Instruction::Add:
3190     if (Op->hasOneUse()) {
3191       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3192       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3193       // single bit constant.
3194       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3195
3196       // If there is only one bit set...
3197       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3198         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3199         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3200         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3201         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3202
3203         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3204         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3205           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3206           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3207           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3208           // no effect.
3209           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3210             TheAnd.setOperand(0, X);
3211             return &TheAnd;
3212           } else {
3213             // Pull the XOR out of the AND.
3214             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3215             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3216             NewAnd->takeName(Op);
3217             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3218           }
3219         }
3220       }
3221     }
3222     break;
3223
3224   case Instruction::Shl: {
3225     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3226     // the anded constant includes them, clear them now!
3227     //
3228     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3229     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3230     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3231     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3232
3233     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3234     // Masking out bits that the shift already masks
3235       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3236     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3237       TheAnd.setOperand(1, CI);
3238       return &TheAnd;
3239     }
3240     break;
3241   }
3242   case Instruction::LShr:
3243   {
3244     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3245     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3246     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3247     //
3248     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3249     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3250     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3251     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3252
3253     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3254     // Masking out bits that the shift already masks.
3255       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3256     } else if (CI != AndRHS) {
3257       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3258       return &TheAnd;
3259     }
3260     break;
3261   }
3262   case Instruction::AShr:
3263     // Signed shr.
3264     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3265     // with an and.
3266     if (Op->hasOneUse()) {
3267       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3268       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3269       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3270       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3271       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3272         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3273         // Make the argument unsigned.
3274         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3275         ShVal = InsertNewInstBefore(
3276             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3277                                    Op->getName()), TheAnd);
3278         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3279       }
3280     }
3281     break;
3282   }
3283   return 0;
3284 }
3285
3286
3287 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3288 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3289 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3290 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3291 /// insert new instructions.
3292 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3293                                            bool isSigned, bool Inside, 
3294                                            Instruction &IB) {
3295   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3296             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3297          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3298     
3299   if (Inside) {
3300     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3301       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3302
3303     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3304     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3305       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3306         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3307       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3308     }
3309
3310     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3311     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3312     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3313     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3314     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3315     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3316   }
3317
3318   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3319     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3320
3321   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3322   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3323   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3324     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3325         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3326     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3327   }
3328
3329   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3330   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3331   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3332   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3333   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3334   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3335   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3336 }
3337
3338 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3339 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3340 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3341 // not, since all 1s are not contiguous.
3342 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3343   const APInt& V = Val->getValue();
3344   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3345   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3346
3347   // look for the first zero bit after the run of ones
3348   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3349   // look for the first non-zero bit
3350   ME = V.getActiveBits(); 
3351   return true;
3352 }
3353
3354 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3355 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3356 /// the following xforms:
3357 /// 
3358 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3359 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3360 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3361 ///
3362 /// return (A +/- B).
3363 ///
3364 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3365                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3366                                         Instruction &I) {
3367   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3368   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3369       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3370
3371   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3372
3373   switch (LHSI->getOpcode()) {
3374   default: return 0;
3375   case Instruction::And:
3376     if (And(N, Mask) == Mask) {
3377       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3378       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3379            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3380           Mask->getValue().getBitWidth())
3381         break;
3382
3383       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3384       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3385       // is all N is, ignore it.
3386       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3387       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3388         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3389         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3390         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3391           break;
3392       }
3393     }
3394     return 0;
3395   case Instruction::Or:
3396   case Instruction::Xor:
3397     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3398     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3399          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3400         && And(N, Mask)->isZero())
3401       break;
3402     return 0;
3403   }
3404   
3405   Instruction *New;
3406   if (isSub)
3407     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3408   else
3409     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3410   return InsertNewInstBefore(New, I);
3411 }
3412
3413 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3414   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3415   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3416
3417   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3418     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3419
3420   // and X, X = X
3421   if (Op0 == Op1)
3422     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3423
3424   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3425   // purpose is to compute bits we don't care about.
3426   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3427     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3428     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3429     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3430                              KnownZero, KnownOne))
3431       return &I;
3432   } else {
3433     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3434       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3435         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3436     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3437       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3438     }
3439   }
3440   
3441   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3442     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3443     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3444
3445     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3446     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3447       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3448       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3449       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3450       switch (Op0I->getOpcode()) {
3451       case Instruction::Xor:
3452       case Instruction::Or:
3453         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3454         if (Op0I->hasOneUse()) {
3455           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3456             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3457             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3458                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3459             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3460             return BinaryOperator::create(
3461                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3462           }
3463           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3464               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3465             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3466             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3467                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3468             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3469             return BinaryOperator::create(
3470                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3471           }
3472         }
3473
3474         break;
3475       case Instruction::Add:
3476         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3477         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3478         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3479         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3480           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3481         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3482           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3483         break;
3484
3485       case Instruction::Sub:
3486         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3487         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3488         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3489         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3490           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3491         break;
3492       }
3493
3494       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3495         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3496           return Res;
3497     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3498       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3499       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3500       // frequently occurs for bitfield accesses.
3501       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3502         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3503             CastOp->getNumOperands() == 2)
3504           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3505             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3506               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3507               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3508               // This will fold the two constants together, which may allow 
3509               // other simplifications.
3510               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3511                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3512                 CastOp->getName()+".shrunk");
3513               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3514               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3515               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3516               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3517               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3518             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3519               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3520               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3521               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3522               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3523                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3524             }
3525           }
3526       }
3527     }
3528
3529     // Try to fold constant and into select arguments.
3530     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3531       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3532         return R;
3533     if (isa<PHINode>(Op0))
3534       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3535         return NV;
3536   }
3537
3538   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3539   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3540
3541   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3542     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3543
3544   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3545   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3546     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3547                                                I.getName()+".demorgan");
3548     InsertNewInstBefore(Or, I);
3549     return BinaryOperator::createNot(Or);
3550   }
3551   
3552   {
3553     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3554     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3555       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3556         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3557     
3558       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3559       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3560         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3561           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3562       }
3563     }
3564     
3565     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3566       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3567         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3568
3569       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3570       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3571         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3572           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3573       }
3574     }
3575     
3576     if (Op0->hasOneUse() &&
3577         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3578       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3579         I.swapOperands();     // Simplify below
3580         std::swap(Op0, Op1);
3581       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3582         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3583         I.swapOperands();     // Simplify below
3584         std::swap(Op0, Op1);
3585       }
3586     }
3587     if (Op1->hasOneUse() &&
3588         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3589       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3590         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3591         std::swap(A, B);
3592       }
3593       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3594         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3595         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3596         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3597       }
3598     }
3599   }
3600   
3601   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3602     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3603     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3604       return R;
3605
3606     Value *LHSVal, *RHSVal;
3607     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3608     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3609     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3610       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3611         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3612             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3613             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3614             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3615             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3616             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3617             
3618             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3619             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3620              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3621                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3622           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3623           ICmpInst::Predicate GT;
3624           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3625               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3626                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3627             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3628           else
3629             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3630           
3631           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3632           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3633           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3634             std::swap(LHS, RHS);
3635             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3636             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3637           }
3638
3639           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3640           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3641           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3642           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3643           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3644           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3645           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3646
3647           switch (LHSCC) {
3648           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3649           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3650             switch (RHSCC) {
3651             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3652             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3653             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3654             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3655               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3656             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3657             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3658             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3659               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3660             }
3661           case ICmpInst::ICMP_NE:
3662             switch (RHSCC) {
3663             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3664             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3665               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3666                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3667               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3668             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3669               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3670                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3671               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3672             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3673             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3674             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3675               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3676             case ICmpInst::ICMP_NE:
3677               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3678                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3679                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3680                                                       LHSVal->getName()+".off");
3681                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3682                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3683                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3684               }
3685               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3686             }
3687             break;
3688           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3689             switch (RHSCC) {
3690             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3691             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3692             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3693               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3694             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3695               break;
3696             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3697             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3698               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3699             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3700               break;
3701             }
3702             break;
3703           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3704             switch (RHSCC) {
3705             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3706             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3707             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3708               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3709             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3710               break;
3711             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3712             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3713               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3714             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3715               break;
3716             }
3717             break;
3718           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3719             switch (RHSCC) {
3720             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3721             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3722               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3723             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3724               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3725             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3726               break;
3727             case ICmpInst::ICMP_NE:
3728               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3729                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3730               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3731             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3732               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3733                                      true, I);
3734             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3735               break;
3736             }
3737             break;
3738           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3739             switch (RHSCC) {
3740             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3741             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3742             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3743               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3744             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3745               break;
3746             case ICmpInst::ICMP_NE:
3747               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3748                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3749               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3750             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3751               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3752                                      true, I);
3753             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3754               break;
3755             }
3756             break;
3757           }
3758         }
3759   }
3760
3761   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3762   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3763     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3764       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3765         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3766         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3767             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3768             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3769                               I.getType(), TD) &&
3770             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3771                               I.getType(), TD)) {
3772           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3773                                                          Op1C->getOperand(0),
3774                                                          I.getName());
3775           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3776           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3777         }
3778       }
3779     
3780   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3781   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3782     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3783       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3784           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3785           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3786         Instruction *NewOp =
3787           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3788                                                         SI1->getOperand(0),
3789                                                         SI0->getName()), I);
3790         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3791                                       SI1->getOperand(1));
3792       }
3793   }
3794
3795   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3796   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3797     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3798       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3799           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3800         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3801           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3802             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3803             // false.
3804             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3805               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3806             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3807                                 RHS->getOperand(0));
3808           }
3809     }
3810   }
3811       
3812   return Changed ? &I : 0;
3813 }
3814
3815 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3816 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3817 /// yet, fill it in and return false.
3818 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3819   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3820   if (I == 0) return true;
3821
3822   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3823   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3824     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3825            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3826   
3827   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3828   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3829   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3830   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3831     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3832     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3833         8*(ByteValues.size()-1))
3834       return true;
3835     
3836     unsigned DestNo;
3837     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3838       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3839       DestNo = ByteValues.size()-1;
3840     } else {
3841       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3842       DestNo = 0;
3843     }
3844     
3845     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3846     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3847     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3848       return true;
3849     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3850     return false;
3851   }
3852   
3853   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3854   // don't have this.
3855   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3856   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3857   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3858       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3859     return true;
3860   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3861
3862   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3863   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3864       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3865     return true;
3866   
3867   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3868   unsigned DestByte;
3869   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3870     return true;
3871   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3872   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3873     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3874       break;
3875   // Unknown mask for bswap.
3876   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3877   
3878   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3879   unsigned SrcByte;
3880   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3881     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3882   else
3883     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3884   
3885   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3886   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3887     return true;
3888   
3889   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3890   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3891   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3892     return true;
3893   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3894   return false;
3895 }
3896
3897 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3898 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3899 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3900   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3901   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3902     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3903   
3904   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3905   /// defines each byte.
3906   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3907   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3908     
3909   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3910   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3911       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3912     return 0;
3913   
3914   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3915   Value *V = ByteValues[0];
3916   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3917   
3918   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3919   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3920     if (ByteValues[i] != V)
3921       return 0;
3922   const Type *Tys[] = { ITy };
3923   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3924   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3925   return new CallInst(F, V);
3926 }
3927
3928
3929 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3930   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3931   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3932
3933   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3934     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3935
3936   // or X, X = X
3937   if (Op0 == Op1)
3938     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3939
3940   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3941   // purpose is to compute bits we don't care about.
3942   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3943     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3944     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3945     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3946                              KnownZero, KnownOne))
3947       return &I;
3948   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3949     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3950   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3951     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3952       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3953   }
3954     
3955
3956   
3957   // or X, -1 == -1
3958   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3959     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3960     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3961     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3962       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3963       InsertNewInstBefore(Or, I);
3964       Or->takeName(Op0);
3965       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3966                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3967     }
3968
3969     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3970     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3971       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3972       InsertNewInstBefore(Or, I);
3973       Or->takeName(Op0);
3974       return BinaryOperator::createXor(Or,
3975                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3976     }
3977
3978     // Try to fold constant and into select arguments.
3979     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3980       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3981         return R;
3982     if (isa<PHINode>(Op0))
3983       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3984         return NV;
3985   }
3986
3987   Value *A = 0, *B = 0;
3988   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3989
3990   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3991     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3992       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3993   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3994     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3995       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3996
3997   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3998   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3999   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4000       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4001       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4002        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4003     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4004       return BSwap;
4005   }
4006   
4007   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4008   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4009       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4010     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
4011     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4012     NOr->takeName(Op0);
4013     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4014   }
4015
4016   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4017   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4018       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4019     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
4020     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4021     NOr->takeName(Op0);
4022     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4023   }
4024
4025   // (A & C)|(B & D)
4026   Value *C = 0, *D = 0;
4027   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4028       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4029     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4030     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4031     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4032     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4033       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4034       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4035       // replace with V+N.
4036       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4037         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4038             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4039           // Add commutes, try both ways.
4040           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4041             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4042           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4043             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4044         }
4045         // Or commutes, try both ways.
4046         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4047             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4048           // Add commutes, try both ways.
4049           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4050             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4051           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4052             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4053         }
4054       }
4055       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4056     }
4057     
4058     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4059     // terms for V1 & (V2|V3).
4060     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4061       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4062         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4063       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4064         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4065       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4066         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4067       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4068         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4069       
4070       if (V1) {
4071         Value *Or =
4072           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
4073         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
4074       }
4075     }
4076   }
4077   
4078   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4079   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4080     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4081       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4082           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4083           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4084         Instruction *NewOp =
4085         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
4086                                                      SI1->getOperand(0),
4087                                                      SI0->getName()), I);
4088         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4089                                       SI1->getOperand(1));
4090       }
4091   }
4092
4093   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4094     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4095       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4096   } else {
4097     A = 0;
4098   }
4099   // Note, A is still live here!
4100   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4101     if (Op0 == B)
4102       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4103
4104     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4105     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4106       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
4107                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4108       return BinaryOperator::createNot(And);
4109     }
4110   }
4111
4112   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4113   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4114     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4115       return R;
4116
4117     Value *LHSVal, *RHSVal;
4118     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4119     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4120     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4121       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4122         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4123             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4124             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4125             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4126             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4127             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4128             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4129             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4130           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4131           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4132           bool NeedsSwap;
4133           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4134             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4135           else
4136             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4137             
4138           if (NeedsSwap) {
4139             std::swap(LHS, RHS);
4140             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4141             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4142           }
4143
4144           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4145           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4146           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4147           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4148           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4149           // equal.
4150           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4151
4152           switch (LHSCC) {
4153           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4154           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4155             switch (RHSCC) {
4156             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4157             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4158               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4159                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4160                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4161                                                       LHSVal->getName()+".off");
4162                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4163                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4164                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4165               }
4166               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4167             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4168             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4169               break;
4170             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4171             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4172             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4173               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4174             }
4175             break;
4176           case ICmpInst::ICMP_NE:
4177             switch (RHSCC) {
4178             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4179             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4180             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4181             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4182               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4183             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4184             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4185             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4186               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4187             }
4188             break;
4189           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4190             switch (RHSCC) {
4191             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4192             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4193               break;
4194             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4195               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4196               // this can cause overflow.
4197               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4198                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4199               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4200                                      false, I);
4201             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4202               break;
4203             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4204             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4205               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4206             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4207               break;
4208             }
4209             break;
4210           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4211             switch (RHSCC) {
4212             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4213             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4214               break;
4215             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4216               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4217               // this can cause overflow.
4218               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4219                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4220               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4221                                      false, I);
4222             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4223               break;
4224             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4225             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4226               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4227             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4228               break;
4229             }
4230             break;
4231           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4232             switch (RHSCC) {
4233             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4234             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4235             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4236               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4237             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4238               break;
4239             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4240             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4241               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4242             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4243               break;
4244             }
4245             break;
4246           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4247             switch (RHSCC) {
4248             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4249             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4250             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4251               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4252             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4253               break;
4254             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4255             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4256               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4257             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4258               break;
4259             }
4260             break;
4261           }
4262         }
4263   }
4264     
4265   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4266   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4267     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4268       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4269         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4270         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4271             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4272             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4273                               I.getType(), TD) &&
4274             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4275                               I.getType(), TD)) {
4276           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4277                                                         Op1C->getOperand(0),
4278                                                         I.getName());
4279           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4280           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4281         }
4282       }
4283   }
4284   
4285     
4286   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4287   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4288     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4289       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4290           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO)
4291         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4292           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4293             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4294             // true.
4295             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4296               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4297             
4298             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4299             // rest.
4300             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4301                                 RHS->getOperand(0));
4302           }
4303     }
4304   }
4305
4306   return Changed ? &I : 0;
4307 }
4308
4309 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4310 struct XorSelf {
4311   Value *RHS;
4312   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4313   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4314   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4315     return &Xor;
4316   }
4317 };
4318
4319
4320 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4321   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4322   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4323
4324   if (isa<UndefValue>(Op1))
4325     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4326
4327   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4328   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4329     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4330     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4331   }
4332   
4333   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4334   // purpose is to compute bits we don't care about.
4335   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4336     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4337     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4338     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4339                              KnownZero, KnownOne))
4340       return &I;
4341   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4342     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4343   }
4344
4345   // Is this a ~ operation?
4346   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4347     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4348     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4349     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4350       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4351           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4352         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4353         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4354           Instruction *NotY =
4355             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4356                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4357           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4358           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4359             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4360           else
4361             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4362         }
4363       }
4364     }
4365   }
4366   
4367   
4368   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4369     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4370     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4371       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4372         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4373                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4374
4375       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4376         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4377                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4378     }
4379
4380     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4381       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4382       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4383         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4384           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4385           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4386                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4387           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4388         }
4389           
4390       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4391         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4392           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4393           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4394             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4395             return BinaryOperator::createSub(
4396                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4397                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4398                                           Op0I->getOperand(0));
4399           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4400             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4401             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4402             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4403
4404           }
4405         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4406           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4407           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4408             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4409             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4410             // NewRHS.
4411             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4412             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4413                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4414             AddToWorkList(Op0I);
4415             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4416             I.setOperand(1, NewRHS);
4417             return &I;
4418           }
4419         }
4420       }
4421     }
4422
4423     // Try to fold constant and into select arguments.
4424     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4425       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4426         return R;
4427     if (isa<PHINode>(Op0))
4428       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4429         return NV;
4430   }
4431
4432   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4433     if (X == Op1)
4434       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4435
4436   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4437     if (X == Op0)
4438       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4439
4440   
4441   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4442   if (Op1I) {
4443     Value *A, *B;
4444     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4445       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4446         Op1I->swapOperands();
4447         I.swapOperands();
4448         std::swap(Op0, Op1);
4449       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4450         I.swapOperands();     // Simplified below.
4451         std::swap(Op0, Op1);
4452       }
4453     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4454       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4455         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4456       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4457         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4458     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4459       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4460         Op1I->swapOperands();
4461         std::swap(A, B);
4462       }
4463       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4464         I.swapOperands();     // Simplified below.
4465         std::swap(Op0, Op1);
4466       }
4467     }
4468   }
4469   
4470   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4471   if (Op0I) {
4472     Value *A, *B;
4473     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4474       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4475         std::swap(A, B);
4476       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4477         Instruction *NotB =
4478           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4479         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4480       }
4481     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4482       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4483         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4484       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4485         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4486     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4487       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4488         std::swap(A, B);
4489       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4490           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4491         Instruction *N =
4492           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4493         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4494       }
4495     }
4496   }
4497   
4498   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4499   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4500       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4501       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4502       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4503     Instruction *NewOp =
4504       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4505                                                     Op1I->getOperand(0),
4506                                                     Op0I->getName()), I);
4507     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4508                                   Op1I->getOperand(1));
4509   }
4510     
4511   if (Op0I && Op1I) {
4512     Value *A, *B, *C, *D;
4513     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4514     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4515         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4516       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4517         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4518     }
4519     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4520     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4521         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4522       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4523         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4524     }
4525     
4526     // (A & B)^(C & D)
4527     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4528         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4529         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4530       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4531       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4532       if (A == C)
4533         X = A, Y = B, Z = D;
4534       else if (A == D)
4535         X = A, Y = B, Z = C;
4536       else if (B == C)
4537         X = B, Y = A, Z = D;
4538       else if (B == D)
4539         X = B, Y = A, Z = C;
4540       
4541       if (X) {
4542         Instruction *NewOp =
4543         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4544         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4545       }
4546     }
4547   }
4548     
4549   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4550   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4551     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4552       return R;
4553
4554   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4555   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4556     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4557       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4558         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4559         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4560             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4561             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4562                               I.getType(), TD) &&
4563             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4564                               I.getType(), TD)) {
4565           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4566                                                          Op1C->getOperand(0),
4567                                                          I.getName());
4568           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4569           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4570         }
4571       }
4572   }
4573   return Changed ? &I : 0;
4574 }
4575
4576 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4577 /// overflowed for this type.
4578 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4579                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4580   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4581
4582   if (IsSigned)
4583     if (In2->getValue().isNegative())
4584       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4585     else
4586       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4587   else
4588     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4589 }
4590
4591 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4592 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4593 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4594 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4595   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4596   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4597   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4598   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4599
4600   // Build a mask for high order bits.
4601   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4602   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4603
4604   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4605     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4606     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4607     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4608       if (OpC->isZero()) continue;
4609       
4610       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4611       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4612         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4613         
4614         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4615           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4616         else
4617           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4618                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4619                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4620                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4621         continue;
4622       }
4623       
4624       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4625       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4626       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4627       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4628         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4629       else {
4630         // Emit an add instruction.
4631         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4632            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4633                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4634       }
4635       continue;
4636     }
4637     // Convert to correct type.
4638     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4639       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4640         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4641       else
4642         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4643                                                  Op->getName()+".c"), I);
4644     }
4645     if (Size != 1) {
4646       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4647       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4648         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4649       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4650         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4651                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4652     }
4653
4654     // Emit an add instruction.
4655     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4656       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4657                                     cast<Constant>(Result));
4658     else
4659       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4660                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4661   }
4662   return Result;
4663 }
4664
4665 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4666 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4667 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4668                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4669                                        Instruction &I) {
4670   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4671
4672   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4673     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4674       RHS = CI->getOperand(0);
4675
4676   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4677   if (PtrBase == RHS) {
4678     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4679     // This transformation is valid because we know pointers can't overflow.
4680     Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4681     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4682                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4683   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4684     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4685     // compare the base pointer.
4686     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4687       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4688       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4689                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4690       if (IndicesTheSame)
4691         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4692           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4693             IndicesTheSame = false;
4694             break;
4695           }
4696
4697       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4698       if (IndicesTheSame)
4699         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4700                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4701
4702       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4703       // different, bail out.
4704       return 0;
4705     }
4706
4707     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4708     bool AllZeros = true;
4709     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4710       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4711           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4712         AllZeros = false;
4713         break;
4714       }
4715     if (AllZeros)
4716       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4717                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4718
4719     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4720     AllZeros = true;
4721     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4722       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4723           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4724         AllZeros = false;
4725         break;
4726       }
4727     if (AllZeros)
4728       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4729
4730     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4731       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4732       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4733       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4734       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4735         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4736           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4737                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4738             // Irreconcilable differences.
4739             NumDifferences = 2;
4740             break;
4741           } else {
4742             if (NumDifferences++) break;
4743             DiffOperand = i;
4744           }
4745         }
4746
4747       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4748         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4749                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4750                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4751
4752       else if (NumDifferences == 1) {
4753         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4754         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4755         // Make sure we do a signed comparison here.
4756         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4757       }
4758     }
4759
4760     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4761     // the result to fold to a constant!
4762     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4763         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4764       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4765       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4766       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4767       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4768     }
4769   }
4770   return 0;
4771 }
4772
4773 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4774   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4775   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4776
4777   // Fold trivial predicates.
4778   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4779     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4780   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4781     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4782   
4783   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4784   if (Op0 == Op1) {
4785     switch (I.getPredicate()) {
4786     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4787     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4788     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4789     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4790       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4791     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4792     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4793     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4794       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4795       
4796     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4797     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4798     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4799     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4800       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4801       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4802       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4803       return &I;
4804       
4805     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4806     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4807     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4808     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4809       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4810       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4811       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4812       return &I;
4813     }
4814   }
4815     
4816   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4817     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4818
4819   // Handle fcmp with constant RHS
4820   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4821     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4822       switch (LHSI->getOpcode()) {
4823       case Instruction::PHI:
4824         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4825           return NV;
4826         break;
4827       case Instruction::Select:
4828         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4829         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4830         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4831         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4832         if (LHSI->hasOneUse()) {
4833           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4834             // Fold the known value into the constant operand.
4835             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4836             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4837             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4838                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4839                                                       I.getName()), I);
4840           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4841             // Fold the known value into the constant operand.
4842             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4843             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4844             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4845                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4846                                                       I.getName()), I);
4847           }
4848         }
4849
4850         if (Op1)
4851           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4852         break;
4853       }
4854   }
4855
4856   return Changed ? &I : 0;
4857 }
4858
4859 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4860   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4861   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4862   const Type *Ty = Op0->getType();
4863
4864   // icmp X, X
4865   if (Op0 == Op1)
4866     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4867                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4868
4869   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4870     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4871   
4872   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4873   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4874   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4875        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4876       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4877        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4878     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4879                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4880
4881   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4882   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4883     switch (I.getPredicate()) {
4884     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4885     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4886       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4887       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4888       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4889     }
4890     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4891       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4892
4893     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4894     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4895       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4896       // FALL THROUGH
4897     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4898     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4899       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4900       InsertNewInstBefore(Not, I);
4901       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4902     }
4903     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4904     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4905       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4906       // FALL THROUGH
4907     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4908     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4909       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4910       InsertNewInstBefore(Not, I);
4911       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4912     }
4913     }
4914   }
4915
4916   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4917   // can be folded into the comparison.
4918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4919       Value *A, *B;
4920     
4921     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
4922     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
4923         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4924       // (icmp cond A B) if cond is equality
4925       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
4926     }
4927     
4928     switch (I.getPredicate()) {
4929     default: break;
4930     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4931       if (CI->isMinValue(false))
4932         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4933       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4934         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4935       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4936         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4937       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4938       if (CI->isMinValue(true))
4939         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4940                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4941           
4942       break;
4943
4944     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4945       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4946         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4947       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4948         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4949       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4950         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4951       break;
4952
4953     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4954       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4955         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4956       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4957         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4958       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4959         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4960         
4961       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4962       if (CI->isMaxValue(true))
4963         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4964                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4965       break;
4966
4967     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4968       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4969         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4970       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4971         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4972       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4973         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4974       break;
4975
4976     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4977       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4978         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4979       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4980         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4981       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4982         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4983       break;
4984
4985     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4986       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4987         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4988       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4989         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4990       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4991         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4992       break;
4993
4994     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4995       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4996         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4997       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4998         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4999       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5000         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5001       break;
5002
5003     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5004       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5005         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5006       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5007         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5008       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5009         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5010       break;
5011     }
5012
5013     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5014     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5015     // already been handled above, this requires little checking.
5016     //
5017     switch (I.getPredicate()) {
5018     default: break;
5019     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
5020       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5021     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5022       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5023     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5024       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5025     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5026       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5027     }
5028     
5029     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5030     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
5031     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5032     
5033     bool UnusedBit;
5034     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5035     
5036     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5037     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5038     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5039                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5040                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5041                              KnownZero, KnownOne, 0))
5042       return &I;
5043         
5044     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5045     // in.
5046     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
5047       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5048       // EQ and NE we use unsigned values.
5049       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5050       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
5051       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5052         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5053                                                Max);
5054       } else {
5055         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5056                                                  Max);
5057       }
5058       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5059       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5060       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5061         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5062           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5063         break;
5064       case ICmpInst::ICMP_NE:
5065         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5066           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5067         break;
5068       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5069         if (Max.ult(RHSVal))
5070           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5071         if (Min.uge(RHSVal))
5072           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5073         break;
5074       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5075         if (Min.ugt(RHSVal))
5076           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5077         if (Max.ule(RHSVal))
5078           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5079         break;
5080       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5081         if (Max.slt(RHSVal))
5082           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5083         if (Min.sgt(RHSVal))
5084           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5085         break;
5086       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5087         if (Min.sgt(RHSVal))
5088           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5089         if (Max.sle(RHSVal))
5090           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5091         break;
5092       }
5093     }
5094           
5095     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5096     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5097     // instruction can be folded into the icmp 
5098     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5099       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5100         return Res;
5101   }
5102
5103   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5104   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5105     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5106       switch (LHSI->getOpcode()) {
5107       case Instruction::GetElementPtr:
5108         if (RHSC->isNullValue()) {
5109           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5110           bool isAllZeros = true;
5111           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5112             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5113                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5114               isAllZeros = false;
5115               break;
5116             }
5117           if (isAllZeros)
5118             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5119                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5120         }
5121         break;
5122
5123       case Instruction::PHI:
5124         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5125           return NV;
5126         break;
5127       case Instruction::Select: {
5128         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5129         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5130         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5131         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5132         if (LHSI->hasOneUse()) {
5133           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5134             // Fold the known value into the constant operand.
5135             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5136             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5137             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5138                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5139                                                    I.getName()), I);
5140           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5141             // Fold the known value into the constant operand.
5142             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5143             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5144             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5145                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5146                                                    I.getName()), I);
5147           }
5148         }
5149
5150         if (Op1)
5151           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5152         break;
5153       }
5154       case Instruction::Malloc:
5155         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5156         // can assume it is successful and remove the malloc.
5157         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5158           AddToWorkList(LHSI);
5159           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5160                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5161         }
5162         break;
5163       }
5164   }
5165
5166   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5167   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5168     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5169       return NI;
5170   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5171     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5172                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5173       return NI;
5174
5175   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5176   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5177   // now.
5178   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5179     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5180         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5181       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5182       // operand, where it can often be eliminated completely.
5183       Op0 = CI->getOperand(0);
5184
5185       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5186       // so eliminate it as well.
5187       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5188         Op1 = CI2->getOperand(0);
5189
5190       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5191       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5192         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5193           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5194         } else {
5195           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5196           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5197         }
5198       }
5199       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5200     }
5201   }
5202   
5203   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5204     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5205     // This comes up when you have code like
5206     //   int X = A < B;
5207     //   if (X) ...
5208     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5209     // with a constant or another cast from the same type.
5210     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5211       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5212         return R;
5213   }
5214   
5215   if (I.isEquality()) {
5216     Value *A, *B, *C, *D;
5217     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5218       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5219         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5220         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5221                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5222       }
5223
5224       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5225         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5226         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5227           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5228             if (Op1->hasOneUse()) {
5229               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5230               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5231               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5232                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5233             }
5234         
5235         // A^B == A^D -> B == D
5236         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5237         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5238         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5239         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5240       }
5241     }
5242     
5243     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5244         (A == Op0 || B == Op0)) {
5245       // A == (A^B)  ->  B == 0
5246       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5247       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5248                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5249     }
5250     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5251       // (A-B) == A  ->  B == 0
5252       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5253                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5254     }
5255     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5256       // A == (A-B)  ->  B == 0
5257       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5258                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5259     }
5260     
5261     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5262     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5263         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5264         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5265       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5266       
5267       if (A == C) {
5268         X = B; Y = D; Z = A;
5269       } else if (A == D) {
5270         X = B; Y = C; Z = A;
5271       } else if (B == C) {
5272         X = A; Y = D; Z = B;
5273       } else if (B == D) {
5274         X = A; Y = C; Z = B;
5275       }
5276       
5277       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5278         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5279         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5280         I.setOperand(0, Op1);
5281         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5282         return &I;
5283       }
5284     }
5285   }
5286   return Changed ? &I : 0;
5287 }
5288
5289
5290 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5291 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5292 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5293                                           ConstantInt *DivRHS) {
5294   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5295   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5296   
5297   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5298   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5299   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5300   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5301   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5302   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5303   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5304   // if it finds it. 
5305   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5306   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5307     return 0;
5308   if (DivRHS->isZero())
5309     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5310
5311   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5312   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5313   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5314   // instead of computing a divide. 
5315   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5316
5317   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5318   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5319   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5320   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5321                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5322
5323   // Get the ICmp opcode
5324   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5325
5326   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5327   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5328   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5329   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5330   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5331   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5332   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5333   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5334   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5335   
5336   
5337   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5338     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5339     LoBound = Prod;
5340     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5341     if (!HiOverflow)
5342       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5343   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5344     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5345       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5346       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5347       HiBound = DivRHS;
5348     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5349       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5350       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5351       if (!HiOverflow)
5352         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5353     } else {                       // (X / pos) op neg
5354       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5355       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5356       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5357                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5358       HiBound = AddOne(Prod);
5359       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5360     }
5361   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5362     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5363       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5364       LoBound = AddOne(DivRHS);
5365       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5366       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5367         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5368         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5369       }
5370     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5371       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5372       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5373       if (!LoOverflow)
5374         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5375       HiBound = AddOne(Prod);
5376     } else {                       // (X / neg) op neg
5377       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5378       LoBound = Prod;
5379       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5380       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5381     }
5382     
5383     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5384     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5385   }
5386
5387   Value *X = DivI->getOperand(0);
5388   switch (Pred) {
5389   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5390   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5391     if (LoOverflow && HiOverflow)
5392       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5393     else if (HiOverflow)
5394       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5395                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5396     else if (LoOverflow)
5397       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5398                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5399     else
5400       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5401   case ICmpInst::ICMP_NE:
5402     if (LoOverflow && HiOverflow)
5403       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5404     else if (HiOverflow)
5405       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5406                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5407     else if (LoOverflow)
5408       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5409                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5410     else
5411       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5412   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5413   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5414     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5415       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5416     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5417       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5418     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5419   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5420   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5421     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5422       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5423     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5424       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5425     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5426       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5427     else
5428       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5429   }
5430 }
5431
5432
5433 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5434 ///
5435 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5436                                                           Instruction *LHSI,
5437                                                           ConstantInt *RHS) {
5438   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5439   
5440   switch (LHSI->getOpcode()) {
5441   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5442     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5443       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5444       // fold the xor.
5445       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5446           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5447         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5448         
5449         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5450         // the operation, just stop using the Xor.
5451         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5452           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5453           AddToWorkList(LHSI);
5454           return &ICI;
5455         }
5456         
5457         // Was the old condition true if the operand is positive?
5458         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5459         
5460         // If so, the new one isn't.
5461         isTrueIfPositive ^= true;
5462         
5463         if (isTrueIfPositive)
5464           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5465         else
5466           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5467       }
5468     }
5469     break;
5470   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5471     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5472         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5473       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5474       
5475       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5476       // and/compare to be the input width without changing the value
5477       // produced, eliminating a cast.
5478       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5479         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5480         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5481         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5482         // bit would not work.
5483         if (Cast->hasOneUse() &&
5484             (ICI.isEquality() ||
5485              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5486           uint32_t BitWidth = 
5487             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5488           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5489           NewCST.zext(BitWidth);
5490           APInt NewCI = RHSV;
5491           NewCI.zext(BitWidth);
5492           Instruction *NewAnd = 
5493             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5494                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5495           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5496           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5497                               ConstantInt::get(NewCI));
5498         }
5499       }
5500       
5501       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5502       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5503       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5504       // access.
5505       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5506       if (Shift && !Shift->isShift())
5507         Shift = 0;
5508       
5509       ConstantInt *ShAmt;
5510       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5511       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5512       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5513       
5514       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5515       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5516       // rights, as they sign-extend.
5517       if (ShAmt) {
5518         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5519         if (!CanFold) {
5520           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5521           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5522           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5523           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5524           
5525           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5526           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5527                AndCST->getValue()) == 0)
5528             CanFold = true;
5529         }
5530         
5531         if (CanFold) {
5532           Constant *NewCst;
5533           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5534             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5535           else
5536             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5537           
5538           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5539           // compared.
5540           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5541             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5542             // As a special case, check to see if this means that the
5543             // result is always true or false now.
5544             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5545               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5546             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5547               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5548           } else {
5549             ICI.setOperand(1, NewCst);
5550             Constant *NewAndCST;
5551             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5552               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5553             else
5554               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5555             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5556             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5557             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5558             AddUsesToWorkList(ICI);
5559             return &ICI;
5560           }
5561         }
5562       }
5563       
5564       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5565       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5566       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5567       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5568           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5569           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5570         // Compute C << Y.
5571         Value *NS;
5572         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5573           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5574                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5575         } else {
5576           // Insert a logical shift.
5577           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5578                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5579         }
5580         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5581         
5582         // Compute X & (C << Y).
5583         Instruction *NewAnd = 
5584           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5585         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5586         
5587         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5588         return &ICI;
5589       }
5590     }
5591     break;
5592     
5593   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5594     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5595     if (!ShAmt) break;
5596     
5597     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5598     
5599     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5600     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5601     // simplified.
5602     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5603       break;
5604     
5605     if (ICI.isEquality()) {
5606       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5607       // comparison cannot succeed.
5608       Constant *Comp =
5609         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5610       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5611         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5612         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5613         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5614       }
5615       
5616       if (LHSI->hasOneUse()) {
5617         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5618         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5619         Constant *Mask =
5620           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5621         
5622         Instruction *AndI =
5623           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5624                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5625         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5626         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5627                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5628       }
5629     }
5630     
5631     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5632     bool TrueIfSigned = false;
5633     if (LHSI->hasOneUse() &&
5634         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5635       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5636       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5637                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5638       Instruction *AndI =
5639         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5640                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5641       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5642       
5643       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5644                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5645     }
5646     break;
5647   }
5648     
5649   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5650   case Instruction::AShr: {
5651     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5652     if (!ShAmt) break;
5653
5654     if (ICI.isEquality()) {
5655       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5656       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5657       // simplified.
5658       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5659       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5660         break;
5661       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5662       
5663       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5664       // comparison cannot succeed.
5665       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5666       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5667         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5668       else
5669         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5670       
5671       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5672         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5673         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5674         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5675       }
5676       
5677       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5678         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5679         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5680         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5681         
5682         Instruction *AndI =
5683           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5684                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5685         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5686         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5687                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5688       }
5689     }
5690     break;
5691   }
5692     
5693   case Instruction::SDiv:
5694   case Instruction::UDiv:
5695     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5696     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5697     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5698     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5699     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5700     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5701     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5702       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5703                                           DivRHS))
5704         return R;
5705     break;
5706
5707   case Instruction::Add:
5708     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
5709
5710     if (!ICI.isEquality()) {
5711       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5712       if (!LHSC) break;
5713       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
5714
5715       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
5716                             .subtract(LHSV);
5717
5718       if (ICI.isSignedPredicate()) {
5719         if (CR.getLower().isSignBit()) {
5720           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
5721                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
5722         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
5723           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
5724                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
5725         }
5726       } else {
5727         if (CR.getLower().isMinValue()) {
5728           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
5729                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
5730         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
5731           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
5732                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
5733         }
5734       }
5735     }
5736     break;
5737   }
5738   
5739   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5740   if (ICI.isEquality()) {
5741     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5742     
5743     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5744     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5745     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5746       switch (BO->getOpcode()) {
5747       case Instruction::SRem:
5748         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5749         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5750           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5751           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5752             Instruction *NewRem =
5753               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5754                                          BO->getName());
5755             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5756             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5757                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5758           }
5759         }
5760         break;
5761       case Instruction::Add:
5762         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5763         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5764           if (BO->hasOneUse())
5765             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5766                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5767         } else if (RHSV == 0) {
5768           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5769           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5770           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5771           
5772           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5773             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5774           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5775             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5776           else if (BO->hasOneUse()) {
5777             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5778             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5779             Neg->takeName(BO);
5780             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5781           }
5782         }
5783         break;
5784       case Instruction::Xor:
5785         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5786         // the explicit xor.
5787         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5788           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5789                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5790         
5791         // FALLTHROUGH
5792       case Instruction::Sub:
5793         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5794         if (RHSV == 0)
5795           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5796                               BO->getOperand(1));
5797         break;
5798         
5799       case Instruction::Or:
5800         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5801         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5802         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5803           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5804           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5805             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5806                                                              isICMP_NE));
5807         }
5808         break;
5809         
5810       case Instruction::And:
5811         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5812           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5813           // comparison can never succeed!
5814           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5815             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5816                                                              isICMP_NE));
5817           
5818           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5819           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5820             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5821                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5822                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5823           
5824           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5825           if (isSignBit(BOC)) {
5826             Value *X = BO->getOperand(0);
5827             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5828             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5829               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5830             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5831           }
5832           
5833           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5834           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5835             Value *X = BO->getOperand(0);
5836             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5837             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5838               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5839             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5840           }
5841         }
5842       default: break;
5843       }
5844     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5845       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5846       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5847         AddToWorkList(II);
5848         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5849         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5850         return &ICI;
5851       }
5852     }
5853   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5854             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5855             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5856     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5857       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5858       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5859       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5860       if (SrcTy->isInteger() && 
5861           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5862         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5863         // smaller constant values.
5864         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5865           // X u< 128 => X s> -1
5866           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5867                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5868         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5869                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5870           // X u> 127 => X s< 0
5871           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5872                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5873         }
5874       }
5875     }
5876   }
5877   return 0;
5878 }
5879
5880 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5881 /// We only handle extending casts so far.
5882 ///
5883 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5884   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5885   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5886   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5887   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5888   Value *RHSCIOp;
5889
5890   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5891   // integer type is the same size as the pointer type.
5892   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5893       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5894          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5895     Value *RHSOp = 0;
5896     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5897       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5898     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5899       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5900       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5901       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5902         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
5903     }
5904
5905     if (RHSOp)
5906       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5907   }
5908   
5909   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5910   // Enforce this.
5911   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5912       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5913     return 0;
5914
5915   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5916   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5917
5918   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5919     // Not an extension from the same type?
5920     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5921     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5922       return 0;
5923     
5924     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
5925     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5926     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5927       return 0;
5928
5929     // Deal with equality cases early.
5930     if (ICI.isEquality())
5931       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5932
5933     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
5934     // signed comparison.
5935     if (isSignedCmp && isSignedExt)
5936       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5937
5938     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
5939     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5940   }
5941
5942   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5943   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5944   if (!CI)
5945     return 0;
5946
5947   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5948   // reextended to DestTy.
5949   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5950   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5951
5952   // If the re-extended constant didn't change...
5953   if (Res2 == CI) {
5954     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5955     // For example, we might have:
5956     //    %A = sext short %X to uint
5957     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5958     // It is incorrect to transform this into 
5959     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5960     // because %A may have negative value. 
5961     //
5962     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5963     // OR operation is EQ/NE.
5964     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5965       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5966     else
5967       return 0;
5968   }
5969
5970   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5971   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5972
5973   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5974   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5975   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5976     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5977   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5978     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5979
5980   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5981   // should have been folded away previously and not enter in here.
5982   Value *Result;
5983   if (isSignedCmp) {
5984     // We're performing a signed comparison.
5985     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5986       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5987     else
5988       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5989   } else {
5990     // We're performing an unsigned comparison.
5991     if (isSignedExt) {
5992       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5993       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5994       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5995       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5996                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5997     } else {
5998       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5999       Result = ConstantInt::getTrue();
6000     }
6001   }
6002
6003   // Finally, return the value computed.
6004   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6005       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6006     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6007   } else {
6008     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6009             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6010            "ICmp should be folded!");
6011     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6012       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6013     else
6014       return BinaryOperator::createNot(Result);
6015   }
6016 }
6017
6018 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6019   return commonShiftTransforms(I);
6020 }
6021
6022 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6023   return commonShiftTransforms(I);
6024 }
6025
6026 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6027   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6028     return R;
6029   
6030   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6031   
6032   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6033   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6034     if (CSI->isAllOnesValue())
6035       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6036   
6037   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6038   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
6039                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6040     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
6041   
6042   return 0;
6043 }
6044
6045 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6046   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6047   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6048
6049   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6050   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6051   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6052       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6053     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6054   
6055   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6056     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6057       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6058     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6059       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6060   }
6061   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6062     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6063       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6064     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6065       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6066   }
6067
6068   // Try to fold constant and into select arguments.
6069   if (isa<Constant>(Op0))
6070     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6071       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6072         return R;
6073
6074   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6075     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6076       return Res;
6077   return 0;
6078 }
6079
6080 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6081                                                BinaryOperator &I) {
6082   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6083
6084   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6085   // purpose is to compute bits we don't care about.
6086   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6087   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6088   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6089                            KnownZero, KnownOne))
6090     return &I;
6091   
6092   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6093   // of a signed value.
6094   //
6095   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6096     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6097       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6098     else {
6099       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6100       return &I;
6101     }
6102   }
6103   
6104   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6105   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6106     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6107       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6108         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
6109                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6110   
6111   // Try to fold constant and into select arguments.
6112   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6113     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6114       return R;
6115   if (isa<PHINode>(Op0))
6116     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6117       return NV;
6118   
6119   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6120   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6121     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6122     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6123     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6124     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6125     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6126     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6127     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6128         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6129       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6130       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6131       Instruction *NSh = BinaryOperator::create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6132                                                 I.getName());
6133       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6134
6135       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6136       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6137       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6138       // other xforms later if dead.
6139       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6140       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6141       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6142       
6143       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6144       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6145       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6146       // mask as appropriate.
6147       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6148         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6149       else {
6150         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6151         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6152       }
6153
6154       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6155                                                    TI->getName());
6156       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6157
6158       // Return the value truncated to the interesting size.
6159       return new TruncInst(And, I.getType());
6160     }
6161   }
6162   
6163   if (Op0->hasOneUse()) {
6164     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6165       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6166       Value *V1, *V2;
6167       ConstantInt *CC;
6168       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6169         default: break;
6170         case Instruction::Add:
6171         case Instruction::And:
6172         case Instruction::Or:
6173         case Instruction::Xor: {
6174           // These operators commute.
6175           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6176           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6177               match(Op0BO->getOperand(1),
6178                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6179             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6180                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6181                                             Op0BO->getName());
6182             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6183             Instruction *X = 
6184               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6185                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6186             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6187             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6188             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6189                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6190           }
6191           
6192           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6193           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6194           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6195               match(Op0BOOp1, 
6196                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6197               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6198               V2 == Op1) {
6199             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6200                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6201                                                      Op0BO->getName());
6202             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6203             Instruction *XM =
6204               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6205                                         V1->getName()+".mask");
6206             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6207             
6208             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6209           }
6210         }
6211           
6212         // FALL THROUGH.
6213         case Instruction::Sub: {
6214           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6215           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6216               match(Op0BO->getOperand(0),
6217                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6218             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6219                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6220                                                      Op0BO->getName());
6221             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6222             Instruction *X =
6223               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6224                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6225             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6226             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6227             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6228                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6229           }
6230           
6231           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6232           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6233               match(Op0BO->getOperand(0),
6234                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6235                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6236               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6237                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6238             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6239                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6240                                                      Op0BO->getName());
6241             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6242             Instruction *XM =
6243               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6244                                         V1->getName()+".mask");
6245             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6246             
6247             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6248           }
6249           
6250           break;
6251         }
6252       }
6253       
6254       
6255       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6256       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6257       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6258         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6259         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6260         
6261         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6262           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6263           case Instruction::Add:
6264             isValid = isLeftShift;
6265             break;
6266           case Instruction::Or:
6267           case Instruction::Xor:
6268             highBitSet = false;
6269             break;
6270           case Instruction::And:
6271             highBitSet = true;
6272             break;
6273         }
6274         
6275         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6276         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6277         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6278         // the constant which would cause it to be modified for this
6279         // operation.
6280         //
6281         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6282           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6283         
6284         if (isValid) {
6285           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6286           
6287           Instruction *NewShift =
6288             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6289           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6290           NewShift->takeName(Op0BO);
6291           
6292           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6293                                         NewRHS);
6294         }
6295       }
6296     }
6297   }
6298   
6299   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6300   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6301   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6302     ShiftOp = 0;
6303   
6304   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6305     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6306     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6307     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6308     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6309     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6310     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6311     
6312     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6313     if (AmtSum > TypeBits)
6314       AmtSum = TypeBits;
6315     
6316     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6317     
6318     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6319     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6320       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6321                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6322     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6323                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6324       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6325       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6326     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6327                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6328       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6329       Instruction *Shift =
6330         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6331       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6332
6333       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6334       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6335     }
6336     
6337     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6338     // right.  See if the amounts are equal.
6339     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6340       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6341       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6342         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6343         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6344       }
6345       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6346       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6347         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6348         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6349       }
6350       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6351       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6352       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6353       // generators.
6354       const Type *SExtType = 0;
6355       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6356       case 1  :
6357       case 8  :
6358       case 16 :
6359       case 32 :
6360       case 64 :
6361       case 128:
6362         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6363         break;
6364       default: break;
6365       }
6366       if (SExtType) {
6367         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6368         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6369         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6370       }
6371       // Otherwise, we can't handle it yet.
6372     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6373       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6374       
6375       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6376       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6377         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6378                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6379         Instruction *Shift =
6380           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6381         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6382         
6383         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6384         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6385       }
6386       
6387       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6388       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6389         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6390         Instruction *Shift =
6391           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6392         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6393         
6394         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6395         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6396       }
6397       
6398       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6399     } else {
6400       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6401       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6402
6403       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6404       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6405         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6406                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6407         Instruction *Shift =
6408           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6409                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6410         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6411         
6412         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6413         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6414       }
6415       
6416       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6417       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6418         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6419         Instruction *Shift =
6420           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6421         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6422         
6423         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6424         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6425       }
6426       
6427       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6428     }
6429   }
6430   return 0;
6431 }
6432
6433
6434 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6435 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6436 /// X*Scale+Offset.
6437 ///
6438 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6439                                         int &Offset) {
6440   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6441   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6442     Offset = CI->getZExtValue();
6443     Scale  = 0;
6444     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6445   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6446     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6447       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6448         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6449         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6450         Offset = 0;
6451         return I->getOperand(0);
6452       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6453         // This value is scaled by 'RHS'.
6454         Scale = RHS->getZExtValue();
6455         Offset = 0;
6456         return I->getOperand(0);
6457       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6458         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6459         // where C1 is divisible by C2.
6460         unsigned SubScale;
6461         Value *SubVal = 
6462           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6463         Offset += RHS->getZExtValue();
6464         Scale = SubScale;
6465         return SubVal;
6466       }
6467     }
6468   }
6469
6470   // Otherwise, we can't look past this.
6471   Scale = 1;
6472   Offset = 0;
6473   return Val;
6474 }
6475
6476
6477 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6478 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6479 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6480                                                    AllocationInst &AI) {
6481   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6482   
6483   // Remove any uses of AI that are dead.
6484   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6485   
6486   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6487     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6488     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6489       while (UI != E && *UI == User)
6490         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6491       
6492       ++NumDeadInst;
6493       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6494       EraseInstFromFunction(*User);
6495     }
6496   }
6497   
6498   // Get the type really allocated and the type casted to.
6499   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6500   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6501   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6502
6503   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6504   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6505   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6506
6507   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6508   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6509   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6510   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6511
6512   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6513   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6514   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6515
6516   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6517   // size argument.
6518   unsigned ArraySizeScale;
6519   int ArrayOffset;
6520   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6521     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6522  
6523   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6524   // do the xform.
6525   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6526       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6527
6528   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6529   Value *Amt = 0;
6530   if (Scale == 1) {
6531     Amt = NumElements;
6532   } else {
6533     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6534     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6535     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6536       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6537     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6538     else if (Scale != 1) {
6539       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6540       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6541     }
6542   }
6543   
6544   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6545     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6546     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6547     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6548   }
6549   
6550   AllocationInst *New;
6551   if (isa<MallocInst>(AI))
6552     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6553   else
6554     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6555   InsertNewInstBefore(New, AI);
6556   New->takeName(&AI);
6557   
6558   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6559   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6560   // die soon.
6561   if (!AI.hasOneUse()) {
6562     AddUsesToWorkList(AI);
6563     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6564     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6565     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6566     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6567     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6568   }
6569   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6570 }
6571
6572 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6573 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6574 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6575 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6576 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6577 ///
6578 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6579 /// extension operation if Ty is larger.
6580 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6581                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6582   // We can always evaluate constants in another type.
6583   if (isa<ConstantInt>(V))
6584     return true;
6585   
6586   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6587   if (!I) return false;
6588   
6589   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6590   
6591   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6592   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6593     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6594     // it, and this will remove a cast overall.
6595     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6596       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6597       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6598       // casts first.
6599       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6600         ++NumCastsRemoved;
6601       return true;
6602     }
6603   }
6604
6605   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6606   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6607   if (!I->hasOneUse()) return false;
6608
6609   switch (I->getOpcode()) {
6610   case Instruction::Add:
6611   case Instruction::Sub:
6612   case Instruction::And:
6613   case Instruction::Or:
6614   case Instruction::Xor:
6615     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6616     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6617                                       NumCastsRemoved) &&
6618            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6619                                       NumCastsRemoved);
6620
6621   case Instruction::Mul:
6622     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
6623     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
6624            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6625                                       NumCastsRemoved) &&
6626            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6627                                       NumCastsRemoved);
6628
6629   case Instruction::Shl:
6630     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6631     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6632     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6633       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6634       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6635           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6636         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6637                                           NumCastsRemoved);
6638     }
6639     break;
6640   case Instruction::LShr:
6641     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6642     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6643     // already zeros.
6644     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6645       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6646       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6647       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6648           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6649             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6650           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6651         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6652                                           NumCastsRemoved);
6653       }
6654     }
6655     break;
6656   case Instruction::ZExt:
6657   case Instruction::SExt:
6658   case Instruction::Trunc:
6659     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6660     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6661     // of casts in the input.
6662     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6663       return true;
6664     
6665     break;
6666   default:
6667     // TODO: Can handle more cases here.
6668     break;
6669   }
6670   
6671   return false;
6672 }
6673
6674 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6675 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6676 /// evaluate the expression.
6677 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6678                                              bool isSigned) {
6679   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6680     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6681
6682   // Otherwise, it must be an instruction.
6683   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6684   Instruction *Res = 0;
6685   switch (I->getOpcode()) {
6686   case Instruction::Add:
6687   case Instruction::Sub:
6688   case Instruction::Mul:
6689   case Instruction::And:
6690   case Instruction::Or:
6691   case Instruction::Xor:
6692   case Instruction::AShr:
6693   case Instruction::LShr:
6694   case Instruction::Shl: {
6695     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6696     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6697     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6698                                  LHS, RHS, I->getName());
6699     break;
6700   }    
6701   case Instruction::Trunc:
6702   case Instruction::ZExt:
6703   case Instruction::SExt:
6704     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6705     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6706     // new.
6707     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6708       return I->getOperand(0);
6709     
6710     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6711     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6712                            Ty, I->getName());
6713     break;
6714   default: 
6715     // TODO: Can handle more cases here.
6716     assert(0 && "Unreachable!");
6717     break;
6718   }
6719   
6720   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6721 }
6722
6723 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6724 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6725   Value *Src = CI.getOperand(0);
6726
6727   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6728   // eliminate it now.
6729   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6730     if (Instruction::CastOps opc = 
6731         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6732       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6733       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6734       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6735     }
6736   }
6737
6738   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6739   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6740     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6741       return NV;
6742
6743   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6744   if (isa<PHINode>(Src))
6745     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6746       return NV;
6747   
6748   return 0;
6749 }
6750
6751 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6752 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6753   Value *Src = CI.getOperand(0);
6754   
6755   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6756     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6757     // this into a cast of the original pointer!
6758     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6759       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6760       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6761       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6762       AddToWorkList(GEP);
6763       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6764       return &CI;
6765     }
6766     
6767     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6768     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6769     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6770     // non-type-safe code.
6771     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6772       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6773         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6774         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6775         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6776         
6777         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6778         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6779         const Type *GEPIdxTy =
6780           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6781         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6782           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6783           
6784           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6785           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6786           // is something like [0 x {int, int}]
6787           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6788           int64_t FirstIdx = 0;
6789           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6790             FirstIdx = Offset/TySize;
6791             Offset %= TySize;
6792           
6793             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6794             if (Offset < 0) {
6795               --FirstIdx;
6796               Offset += TySize;
6797               assert(Offset >= 0);
6798             }
6799             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6800           }
6801           
6802           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6803
6804           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6805           while (Offset) {
6806             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6807               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6808               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6809                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6810                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6811               
6812                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6813                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6814               } else {
6815                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6816                 Offset = 0;
6817                 OrigBase = 0;
6818               }
6819             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6820               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6821               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6822                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6823                 Offset %= EltSize;
6824               } else {
6825                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6826               }
6827               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6828             } else {
6829               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6830               Offset = 0;
6831               OrigBase = 0;
6832             }
6833           }
6834           if (OrigBase) {
6835             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6836             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6837             // two.
6838             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6839                                                       NewIndices.begin(),
6840                                                       NewIndices.end(), "");
6841             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6842             NGEP->takeName(GEP);
6843             
6844             if (isa<BitCastInst>(CI))
6845               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6846             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6847             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6848           }
6849         }
6850       }      
6851     }
6852   }
6853     
6854   return commonCastTransforms(CI);
6855 }
6856
6857
6858
6859 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6860 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6861 /// cases.
6862 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6863 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6864   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6865     return Result;
6866
6867   Value *Src = CI.getOperand(0);
6868   const Type *SrcTy = Src->getType();
6869   const Type *DestTy = CI.getType();
6870   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6871   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6872
6873   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6874   // purpose is to compute bits we don't care about.
6875   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6876   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6877                            KnownZero, KnownOne))
6878     return &CI;
6879
6880   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6881   // can't do anything more. 
6882   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6883   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6884     return 0;
6885
6886   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6887   int NumCastsRemoved = 0;
6888   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6889       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6890                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6891     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6892     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6893     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6894     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6895     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6896     // require that two casts have been eliminated.
6897     bool DoXForm;
6898     switch (CI.getOpcode()) {
6899     default:
6900       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6901       // get here because of the check above.
6902       assert(0 && "Unknown cast type");
6903     case Instruction::Trunc:
6904       DoXForm = true;
6905       break;
6906     case Instruction::ZExt:
6907       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6908       break;
6909     case Instruction::SExt:
6910       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6911       break;
6912     }
6913     
6914     if (DoXForm) {
6915       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6916                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6917       assert(Res->getType() == DestTy);
6918       switch (CI.getOpcode()) {
6919       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6920       case Instruction::Trunc:
6921       case Instruction::BitCast:
6922         // Just replace this cast with the result.
6923         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6924       case Instruction::ZExt: {
6925         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6926         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6927         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6928                                                             SrcBitSize));
6929         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6930       }
6931       case Instruction::SExt:
6932         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6933         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6934             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6935                              CI), DestTy);
6936       }
6937     }
6938   }
6939   
6940   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6941   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6942
6943   switch (SrcI->getOpcode()) {
6944   case Instruction::Add:
6945   case Instruction::Mul:
6946   case Instruction::And:
6947   case Instruction::Or:
6948   case Instruction::Xor:
6949     // If we are discarding information, rewrite.
6950     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6951       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6952       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6953       // only be converting signedness, which is a noop.
6954       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6955           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6956           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6957         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6958         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6959         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6960         return BinaryOperator::create(
6961             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6962       }
6963     }
6964
6965     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6966     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6967         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6968         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6969         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6970       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6971       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6972     }
6973     break;
6974   case Instruction::SDiv:
6975   case Instruction::UDiv:
6976   case Instruction::SRem:
6977   case Instruction::URem:
6978     // If we are just changing the sign, rewrite.
6979     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6980       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6981       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6982       // only be converting signedness, which is a noop.
6983       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6984           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6985         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6986                                               Op0, DestTy, SrcI);
6987         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6988                                               Op1, DestTy, SrcI);
6989         return BinaryOperator::create(
6990           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6991       }
6992     }
6993     break;
6994
6995   case Instruction::Shl:
6996     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6997     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6998     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6999     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7000     // in the value.
7001     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7002         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7003       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7004           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7005       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7006       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7007       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
7008     }
7009     break;
7010   case Instruction::AShr:
7011     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7012     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7013     // simplifications.
7014     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7015         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7016       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7017       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7018         // Insert the new logical shift right.
7019         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
7020       }
7021     }
7022     break;
7023   }
7024   return 0;
7025 }
7026
7027 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7028   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7029     return Result;
7030   
7031   Value *Src = CI.getOperand(0);
7032   const Type *Ty = CI.getType();
7033   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7034   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7035   
7036   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7037     switch (SrcI->getOpcode()) {
7038     default: break;
7039     case Instruction::LShr:
7040       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7041       // are already zeros.
7042       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7043         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7044         
7045         // Get a mask for the bits shifting in.
7046         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7047         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7048         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7049           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7050             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7051
7052           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7053           // shift.
7054           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7055           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7056                                        Ty, CI);
7057           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
7058         }
7059       } else {     // This is a variable shr.
7060         
7061         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7062         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7063         // loop-invariant and CSE'd.
7064         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7065           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7066
7067           Value *V = InsertNewInstBefore(
7068               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
7069                                      "tmp"), CI);
7070           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
7071                                                             SrcI->getOperand(0),
7072                                                             "tmp"), CI);
7073           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7074           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7075         }
7076       }
7077       break;
7078     }
7079   }
7080   
7081   return 0;
7082 }
7083
7084 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7085   // If one of the common conversion will work ..
7086   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7087     return Result;
7088
7089   Value *Src = CI.getOperand(0);
7090
7091   // If this is a cast of a cast
7092   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7093     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7094     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7095     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7096     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7097       // Get the sizes of the types involved
7098       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7099       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7100       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7101       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7102       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7103       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7104         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7105         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7106         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7107         Instruction *And = 
7108           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7109         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7110         if (And->getType() != CI.getType()) {
7111           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7112           InsertNewInstBefore(And, CI);
7113           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7114         }
7115         return And;
7116       }
7117     }
7118   }
7119
7120   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7121     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7122     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7123     // cast to integer to avoid the comparison.
7124     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7125       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7126       
7127       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7128       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7129       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7130           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7131         Value *In = ICI->getOperand(0);
7132         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7133                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7134         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
7135                                                         In->getName()+".lobit"),
7136                                  CI);
7137         if (In->getType() != CI.getType())
7138           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7139                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7140
7141         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7142           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7143           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
7144                                                           In->getName()+".not"),
7145                                    CI);
7146         }
7147
7148         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7149       }
7150       
7151       
7152       
7153       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7154       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7155       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7156       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7157       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7158       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7159       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7160       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7161       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7162           // This only works for EQ and NE
7163           ICI->isEquality()) {
7164         // If Op1C some other power of two, convert:
7165         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7166         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7167         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7168         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7169         
7170         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7171         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7172           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7173           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7174             // (X&4) == 2 --> false
7175             // (X&4) != 2 --> true
7176             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7177             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7178             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7179           }
7180           
7181           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7182           Value *In = ICI->getOperand(0);
7183           if (ShiftAmt) {
7184             // Perform a logical shr by shiftamt.
7185             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7186             In = InsertNewInstBefore(
7187                    BinaryOperator::createLShr(In,
7188                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7189                                               In->getName()+".lobit"), CI);
7190           }
7191           
7192           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7193             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7194             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7195             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7196           }
7197           
7198           if (CI.getType() == In->getType())
7199             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7200           else
7201             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7202         }
7203       }
7204     }
7205   }    
7206   return 0;
7207 }
7208
7209 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7210   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7211     return I;
7212   
7213   Value *Src = CI.getOperand(0);
7214   
7215   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7216   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7217   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7218     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7219     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7220     // cast to integer to avoid the comparison.
7221     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7222       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7223       
7224       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7225       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7226       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7227           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7228         Value *In = ICI->getOperand(0);
7229         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7230                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7231         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7232                                                         In->getName()+".lobit"),
7233                                  CI);
7234         if (In->getType() != CI.getType())
7235           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7236                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7237         
7238         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7239           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7240                                      In->getName()+".not"), CI);
7241         
7242         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7243       }
7244     }
7245   }
7246       
7247   return 0;
7248 }
7249
7250 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7251 /// in the specified FP type without changing its value.
7252 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const Type *FPTy, 
7253                               const fltSemantics &Sem) {
7254   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7255   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
7256     return ConstantFP::get(FPTy, F);
7257   return 0;
7258 }
7259
7260 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7261 /// through it until we get the source value.
7262 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7263   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7264     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7265       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7266   
7267   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7268   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7269   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7270   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7271     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
7272       return V;  // No constant folding of this.
7273     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7274     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, Type::FloatTy, APFloat::IEEEsingle))
7275       return V;
7276     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
7277       return V;  // Won't shrink.
7278     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, Type::DoubleTy, APFloat::IEEEdouble))
7279       return V;
7280     // Don't try to shrink to various long double types.
7281   }
7282   
7283   return V;
7284 }
7285
7286 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7287   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7288     return I;
7289   
7290   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7291   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7292   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
7293   // many builtins (sqrt, etc).
7294   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7295   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7296     switch (OpI->getOpcode()) {
7297     default: break;
7298     case Instruction::Add:
7299     case Instruction::Sub:
7300     case Instruction::Mul:
7301     case Instruction::FDiv:
7302     case Instruction::FRem:
7303       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7304       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7305       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7306       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
7307           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7308         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7309         // If the source types were both smaller than the destination type of
7310         // the cast, do this xform.
7311         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
7312             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
7313           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
7314                                       CI.getType(), CI);
7315           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
7316                                       CI.getType(), CI);
7317           return BinaryOperator::create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7318         }
7319       }
7320       break;  
7321     }
7322   }
7323   return 0;
7324 }
7325
7326 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7327   return commonCastTransforms(CI);
7328 }
7329
7330 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7331   return commonCastTransforms(CI);
7332 }
7333
7334 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7335   return commonCastTransforms(CI);
7336 }
7337
7338 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7339   return commonCastTransforms(CI);
7340 }
7341
7342 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7343   return commonCastTransforms(CI);
7344 }
7345
7346 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7347   return commonPointerCastTransforms(CI);
7348 }
7349
7350 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7351   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7352     return I;
7353   
7354   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7355   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7356
7357   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7358   ConstantInt *Cst;
7359   Value *X;
7360   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7361                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7362     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7363     // is a single-index GEP.
7364     if (X->getType() == CI.getType()) {
7365       // Get the size of the pointee type.
7366       uint64_t Size = TD->getABITypeSizeInBits(DestPointee);
7367
7368       // Convert the constant to intptr type.
7369       APInt Offset = Cst->getValue();
7370       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7371
7372       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7373       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7374         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7375         return new GetElementPtrInst(X, ConstantInt::get(Offset));
7376       }
7377     }
7378     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7379     // struct etc.
7380   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7381              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7382     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7383     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7384     
7385     // Get the size of the pointee type.
7386     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7387     
7388     // Convert the constant to intptr type.
7389     APInt Offset = Cst->getValue();
7390     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7391     
7392     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7393     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7394       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7395       
7396       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7397                                                             "tmp"), CI);
7398       return new GetElementPtrInst(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7399     }
7400   }
7401   return 0;
7402 }
7403
7404 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7405   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7406   // otherwise just apply the common ones.
7407   Value *Src = CI.getOperand(0);
7408   const Type *SrcTy = Src->getType();
7409   const Type *DestTy = CI.getType();
7410
7411   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7412     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7413       return Result;
7414   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7415     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7416       return I;
7417   } else {
7418     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7419       return Result;
7420   }
7421
7422
7423   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7424   // be replaced by the operand.
7425   if (DestTy == Src->getType())
7426     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7427
7428   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7429     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7430     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7431     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7432     
7433     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7434     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7435     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7436       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7437         return V;
7438     
7439     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7440     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7441     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7442     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7443     unsigned NumZeros = 0;
7444     while (SrcElTy != DstElTy && 
7445            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7446            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7447       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7448       ++NumZeros;
7449     }
7450
7451     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7452     if (SrcElTy == DstElTy) {
7453       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7454       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7455                                    ((Instruction*) NULL));
7456     }
7457   }
7458
7459   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7460     if (SVI->hasOneUse()) {
7461       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7462       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7463       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7464           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7465                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7466         CastInst *Tmp;
7467         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7468         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7469         // us to eliminate at least one cast.
7470         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7471              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7472             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7473              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7474           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7475                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7476           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7477                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7478           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7479           // know the vector types match #elts.
7480           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7481         }
7482       }
7483     }
7484   }
7485   return 0;
7486 }
7487
7488 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7489 ///   %C = or %A, %B
7490 ///   %D = select %cond, %C, %A
7491 /// into:
7492 ///   %C = select %cond, %B, 0
7493 ///   %D = or %A, %C
7494 ///
7495 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7496 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7497 /// equal the other incoming value of the select.
7498 ///
7499 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7500   switch (I->getOpcode()) {
7501   case Instruction::Add:
7502   case Instruction::Mul:
7503   case Instruction::And:
7504   case Instruction::Or:
7505   case Instruction::Xor:
7506     return 3;              // Can fold through either operand.
7507   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7508   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7509   case Instruction::LShr:
7510   case Instruction::AShr:
7511     return 1;
7512   default:
7513     return 0;              // Cannot fold
7514   }
7515 }
7516
7517 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7518 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7519 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7520   switch (I->getOpcode()) {
7521   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7522   case Instruction::Add:
7523   case Instruction::Sub:
7524   case Instruction::Or:
7525   case Instruction::Xor:
7526   case Instruction::Shl:
7527   case Instruction::LShr:
7528   case Instruction::AShr:
7529     return Constant::getNullValue(I->getType());
7530   case Instruction::And:
7531     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7532   case Instruction::Mul:
7533     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7534   }
7535 }
7536
7537 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7538 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7539 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7540                                           Instruction *FI) {
7541   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7542     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7543     // merge.
7544     if (TI->isCast()) {
7545       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7546         return 0;
7547     } else {
7548       return 0;  // unknown unary op.
7549     }
7550
7551     // Fold this by inserting a select from the input values.
7552     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7553                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7554     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7555     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7556                             TI->getType());
7557   }
7558
7559   // Only handle binary operators here.
7560   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7561     return 0;
7562
7563   // Figure out if the operations have any operands in common.
7564   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7565   bool MatchIsOpZero;
7566   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7567     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7568     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7569     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7570     MatchIsOpZero = true;
7571   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7572     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7573     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7574     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7575     MatchIsOpZero = false;
7576   } else if (!TI->isCommutative()) {
7577     return 0;
7578   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7579     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7580     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7581     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7582     MatchIsOpZero = true;
7583   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7584     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7585     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7586     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7587     MatchIsOpZero = true;
7588   } else {
7589     return 0;
7590   }
7591
7592   // If we reach here, they do have operations in common.
7593   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7594                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7595   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7596
7597   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7598     if (MatchIsOpZero)
7599       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7600     else
7601       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7602   }
7603   assert(0 && "Shouldn't get here");
7604   return 0;
7605 }
7606
7607 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7608   Value *CondVal = SI.getCondition();
7609   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7610   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7611
7612   // select true, X, Y  -> X
7613   // select false, X, Y -> Y
7614   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7615     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7616
7617   // select C, X, X -> X
7618   if (TrueVal == FalseVal)
7619     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7620
7621   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7622     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7623   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7624     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7625   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7626     if (isa<Constant>(TrueVal))
7627       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7628     else
7629       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7630   }
7631
7632   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7633     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7634       if (C->getZExtValue()) {
7635         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7636         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7637       } else {
7638         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7639         Value *NotCond =
7640           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7641                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7642         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7643       }
7644     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7645       if (C->getZExtValue() == false) {
7646         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7647         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7648       } else {
7649         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7650         Value *NotCond =
7651           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7652                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7653         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7654       }
7655     }
7656     
7657     // select a, b, a  -> a&b
7658     // select a, a, b  -> a|b
7659     if (CondVal == TrueVal)
7660       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7661     else if (CondVal == FalseVal)
7662       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7663   }
7664
7665   // Selecting between two integer constants?
7666   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7667     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7668       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7669       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7670         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7671       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7672         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7673         Value *NotCond =
7674           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7675                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7676         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7677       }
7678       
7679       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7680
7681       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7682
7683         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7684         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7685           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7686             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7687               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7688               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7689               Value *X = IC->getOperand(0);
7690               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7691               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7692               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7693                                                         ShAmt, "ones");
7694               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7695               
7696               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7697               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7698               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7699               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7700               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7701               if (SRASize < SISize)
7702                 opc = Instruction::SExt;
7703               else if (SRASize > SISize)
7704                 opc = Instruction::Trunc;
7705               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7706             }
7707           }
7708
7709
7710         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7711         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7712         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7713         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7714         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7715           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7716               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7717             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7718               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7719                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7720                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7721                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7722                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7723                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7724                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7725                 // true or false val is the zero.
7726                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7727                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7728                 Value *V = ICA;
7729                 if (ShouldNotVal)
7730                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7731                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7732                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7733               }
7734       }
7735     }
7736
7737   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7738   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7739     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7740       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7741       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7742         // This is not safe in general for floating point:  
7743         // consider X== -0, Y== +0.
7744         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7745         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7746         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7747               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7748             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7749              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7750         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7751       }
7752       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7753       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7754         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7755       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7756
7757     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7758       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7759       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7760         // This is not safe in general for floating point:  
7761         // consider X== -0, Y== +0.
7762         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7763         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7764         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7765               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7766             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7767              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7768           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7769       }
7770       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7771       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7772         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7773       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7774     }
7775   }
7776
7777   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7778   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7779     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7780       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7781       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7782         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7783       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7784       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7785         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7786       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7787
7788     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7789       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7790       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7791         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7792       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7793       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7794         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7795       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7796     }
7797   }
7798
7799   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7800     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7801       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7802         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7803
7804         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7805         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7806           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7807             return IV;
7808
7809         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7810         // even legal for FP.
7811         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7812             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7813           AddOp = FI; SubOp = TI;
7814         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7815                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7816           AddOp = TI; SubOp = FI;
7817         }
7818
7819         if (AddOp) {
7820           Value *OtherAddOp = 0;
7821           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7822             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7823           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7824             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7825           }
7826
7827           if (OtherAddOp) {
7828             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7829             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7830             Value *NegVal;  // Compute -Z
7831             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7832               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7833             } else {
7834               NegVal = InsertNewInstBefore(
7835                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7836             }
7837
7838             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7839             Value *NewFalseOp = NegVal;
7840             if (AddOp != TI)
7841               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7842             Instruction *NewSel =
7843               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7844
7845             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7846             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7847           }
7848         }
7849       }
7850
7851   // See if we can fold the select into one of our operands.
7852   if (SI.getType()->isInteger()) {
7853     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7854     // transformation we are doing here.
7855     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7856       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7857           !isa<Constant>(FalseVal))
7858         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7859           unsigned OpToFold = 0;
7860           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7861             OpToFold = 1;
7862           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7863             OpToFold = 2;
7864           }
7865
7866           if (OpToFold) {
7867             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7868             Instruction *NewSel =
7869               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7870             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7871             NewSel->takeName(TVI);
7872             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7873               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7874             else {
7875               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7876             }
7877           }
7878         }
7879
7880     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7881       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7882           !isa<Constant>(TrueVal))
7883         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7884           unsigned OpToFold = 0;
7885           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7886             OpToFold = 1;
7887           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7888             OpToFold = 2;
7889           }
7890
7891           if (OpToFold) {
7892             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7893             Instruction *NewSel =
7894               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7895             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7896             NewSel->takeName(FVI);
7897             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7898               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7899             else
7900               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7901           }
7902         }
7903   }
7904
7905   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7906     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7907     SI.setOperand(1, FalseVal);
7908     SI.setOperand(2, TrueVal);
7909     return &SI;
7910   }
7911
7912   return 0;
7913 }
7914
7915 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7916 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7917 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7918 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7919 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7920                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7921   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7922     unsigned Align = GV->getAlignment();
7923     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7924       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7925
7926     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7927     // of the global.
7928     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7929       GV->setAlignment(PrefAlign);
7930       Align = PrefAlign;
7931     }
7932     return Align;
7933   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7934     unsigned Align = AI->getAlignment();
7935     if (Align == 0 && TD) {
7936       if (isa<AllocaInst>(AI))
7937         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7938       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7939         // Malloc returns maximally aligned memory.
7940         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7941         Align =
7942           std::max(Align,
7943                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7944         Align =
7945           std::max(Align,
7946                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7947       }
7948     }
7949     
7950     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7951     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7952     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7953       AI->setAlignment(PrefAlign);
7954       Align = PrefAlign;
7955     }
7956     return Align;
7957   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7958              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7959               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7960     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7961                                       TD, PrefAlign);
7962   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7963     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7964     bool AllZeroOperands = true;
7965     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7966       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7967           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7968         AllZeroOperands = false;
7969         break;
7970       }
7971
7972     if (AllZeroOperands) {
7973       // Treat this like a bitcast.
7974       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7975     }
7976
7977     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7978     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7979
7980     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7981     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7982     // least as much as its type requires.
7983     if (!TD) return 0;
7984
7985     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7986     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7987     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7988     if (Align <= BaseAlignment) {
7989       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7990       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7991       Align = std::min(Align, (unsigned)
7992                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7993       return Align;
7994     }
7995     return 0;
7996   }
7997   return 0;
7998 }
7999
8000 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8001   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
8002   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
8003   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8004   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8005
8006   if (CopyAlign < MinAlign) {
8007     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8008     return MI;
8009   }
8010   
8011   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8012   // load/store.
8013   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8014   if (MemOpLength == 0) return 0;
8015   
8016   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8017   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8018   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8019   // case.
8020   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8021   if (Size == 0 || Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8022     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8023   
8024   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8025   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
8026   
8027   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8028   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8029   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8030   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8031   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8032   // integer datatype.
8033   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8034     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8035     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8036       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8037       // down through these levels if so.
8038       while (!SrcETy->isFirstClassType()) {
8039         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8040           if (STy->getNumElements() == 1)
8041             SrcETy = STy->getElementType(0);
8042           else
8043             break;
8044         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8045           if (ATy->getNumElements() == 1)
8046             SrcETy = ATy->getElementType();
8047           else
8048             break;
8049         } else
8050           break;
8051       }
8052       
8053       if (SrcETy->isFirstClassType())
8054         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8055     }
8056   }
8057   
8058   
8059   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8060   // infer, use it.
8061   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8062   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8063   
8064   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
8065   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
8066   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8067   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8068   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8069
8070   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8071   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8072   return MI;
8073 }
8074
8075 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
8076 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8077 /// the heavy lifting.
8078 ///
8079 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8080   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8081   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8082   
8083   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8084   // visitCallSite.
8085   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8086     bool Changed = false;
8087
8088     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8089     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8090       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8091
8092       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8093         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8094           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8095           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8096           // alignment is sufficient.
8097         }
8098     }
8099
8100     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8101     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8102     // into a call to memcpy.
8103     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8104       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8105         if (GVSrc->isConstant()) {
8106           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8107           Intrinsic::ID MemCpyID;
8108           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
8109             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
8110           else
8111             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
8112           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
8113           Changed = true;
8114         }
8115     }
8116
8117     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
8118     // set, update the alignment.
8119     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
8120       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
8121         return I;
8122     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
8123       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
8124       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
8125         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
8126         Changed = true;
8127       }
8128     }
8129           
8130     if (Changed) return II;
8131   } else {
8132     switch (II->getIntrinsicID()) {
8133     default: break;
8134     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
8135     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
8136     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
8137     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
8138     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
8139       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
8140       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
8141       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
8142         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
8143                                          PointerType::getUnqual(II->getType()),
8144                                          CI);
8145         return new LoadInst(Ptr);
8146       }
8147       break;
8148     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
8149     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
8150       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
8151       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
8152         const Type *OpPtrTy = 
8153           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
8154         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
8155         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
8156       }
8157       break;
8158     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
8159     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
8160     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
8161     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
8162       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
8163       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
8164         const Type *OpPtrTy = 
8165           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
8166         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
8167         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
8168       }
8169       break;
8170       
8171     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
8172       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
8173       // we can simplify the input based on that, do so now.
8174       uint64_t UndefElts;
8175       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
8176                                                 UndefElts)) {
8177         II->setOperand(1, V);
8178         return II;
8179       }
8180       break;
8181     }
8182       
8183     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8184       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8185       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8186         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8187         
8188         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8189         bool AllEltsOk = true;
8190         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8191           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8192               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8193             AllEltsOk = false;
8194             break;
8195           }
8196         }
8197         
8198         if (AllEltsOk) {
8199           // Cast the input vectors to byte vectors.
8200           Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8201           Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8202           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8203           
8204           // Only extract each element once.
8205           Value *ExtractedElts[32];
8206           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8207           
8208           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8209             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8210               continue;
8211             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8212             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8213             
8214             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8215               Instruction *Elt = 
8216                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8217               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8218               ExtractedElts[Idx] = Elt;
8219             }
8220           
8221             // Insert this value into the result vector.
8222             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
8223             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8224           }
8225           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8226         }
8227       }
8228       break;
8229
8230     case Intrinsic::stackrestore: {
8231       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8232       // happen when variable allocas are DCE'd.
8233       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8234         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8235           BasicBlock::iterator BI = SS;
8236           if (&*++BI == II)
8237             return EraseInstFromFunction(CI);
8238         }
8239       }
8240       
8241       // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
8242       // same block without an intervening call/alloca.
8243       BasicBlock::iterator BI = II;
8244       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8245       bool CannotRemove = false;
8246       for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8247         if (isa<AllocaInst>(BI)) {
8248           CannotRemove = true;
8249           break;
8250         }
8251         if (isa<CallInst>(BI)) {
8252           if (!isa<IntrinsicInst>(BI)) {
8253             CannotRemove = true;
8254             break;
8255           }
8256           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
8257           return EraseInstFromFunction(CI);
8258         }
8259       }
8260       
8261       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8262       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8263       if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
8264         return EraseInstFromFunction(CI);
8265       break;
8266     }
8267     }
8268   }
8269
8270   return visitCallSite(II);
8271 }
8272
8273 // InvokeInst simplification
8274 //
8275 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8276   return visitCallSite(&II);
8277 }
8278
8279 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8280 //
8281 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8282   bool Changed = false;
8283
8284   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8285   // to the arguments of the call/invoke.
8286   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8287
8288   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8289
8290   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8291     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8292       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8293       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8294       // be unreachable, as the call is undefined.
8295       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8296                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8297                                     OldCall);
8298       if (!OldCall->use_empty())
8299         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8300       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8301         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8302       return 0;
8303     }
8304
8305   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8306     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8307     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8308     // that we can't modify the CFG here.
8309     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8310                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8311                   CS.getInstruction());
8312
8313     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8314       CS.getInstruction()->
8315         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8316
8317     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8318       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8319       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8320                      ConstantInt::getTrue(), II);
8321     }
8322     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8323   }
8324
8325   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8326     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8327       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8328         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8329
8330   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8331   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8332   if (FTy->isVarArg()) {
8333     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8334     // the call.
8335     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8336            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8337       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8338         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8339         // area, we can eliminate the use of the cast.
8340         Value *Op = CI->getOperand(0);
8341         if (CI->isLosslessCast()) {
8342           *I = Op;
8343           Changed = true;
8344         }
8345       }
8346   }
8347
8348   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8349     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8350     CS.setDoesNotThrow();
8351     Changed = true;
8352   }
8353
8354   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8355 }
8356
8357 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8358 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8359 //
8360 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8361   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8362   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8363   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8364       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8365     return false;
8366   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8367   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8368   const ParamAttrsList* CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8369
8370   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8371   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8372   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8373   //
8374   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8375   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8376
8377   // Check to see if we are changing the return type...
8378   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8379     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8380         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8381         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8382           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8383       return false;   // Cannot transform this return value.
8384
8385     if (!Caller->use_empty() &&
8386         // void -> non-void is handled specially
8387         FT->getReturnType() != Type::VoidTy &&
8388         !CastInst::isCastable(FT->getReturnType(), OldRetTy))
8389       return false;   // Cannot transform this return value.
8390
8391     if (CallerPAL && !Caller->use_empty()) {
8392       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL->getParamAttrs(0);
8393       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType()))
8394         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8395     }
8396
8397     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8398     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8399     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8400     // the critical edge).  Bail out in this case.
8401     if (!Caller->use_empty())
8402       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8403         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8404              UI != E; ++UI)
8405           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8406             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8407                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8408               return false;
8409   }
8410
8411   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8412   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8413
8414   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8415   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8416     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8417     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8418
8419     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8420       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8421
8422     if (CallerPAL) {
8423       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL->getParamAttrs(i + 1);
8424       if (PAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8425         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8426     }
8427
8428     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8429     // Some conversions are safe even if we do not have a body.
8430     // Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8431     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8432       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8433       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8434        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8435       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8436        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8437     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8438   }
8439
8440   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8441       Callee->isDeclaration())
8442     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8443
8444   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() && CallerPAL)
8445     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
8446     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
8447     // that are compatible with being a vararg call argument.
8448     for (unsigned i = CallerPAL->size(); i; --i) {
8449       if (CallerPAL->getParamIndex(i - 1) <= FT->getNumParams())
8450         break;
8451       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL->getParamAttrsAtIndex(i - 1);
8452       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
8453         return false;
8454     }
8455
8456   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8457   // inserting cast instructions as necessary...
8458   std::vector<Value*> Args;
8459   Args.reserve(NumActualArgs);
8460   ParamAttrsVector attrVec;
8461   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
8462
8463   // Get any return attributes.
8464   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(0) :
8465                                            ParamAttr::None;
8466
8467   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
8468   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
8469   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType());
8470
8471   // Add the new return attributes.
8472   if (RAttrs)
8473     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
8474
8475   AI = CS.arg_begin();
8476   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8477     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8478     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8479       Args.push_back(*AI);
8480     } else {
8481       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8482           false, ParamTy, false);
8483       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8484       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8485     }
8486
8487     // Add any parameter attributes.
8488     ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(i + 1) : 
8489                                              ParamAttr::None;
8490     if (PAttrs)
8491       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8492   }
8493
8494   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8495   // now...
8496   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8497     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8498
8499   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8500   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
8501     if (!FT->isVarArg()) {
8502       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8503            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8504     } else {
8505       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8506       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8507         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8508         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8509           // Must promote to pass through va_arg area!
8510           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8511                                                                 PTy, false);
8512           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8513           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8514           Args.push_back(Cast);
8515         } else {
8516           Args.push_back(*AI);
8517         }
8518
8519         // Add any parameter attributes.
8520         ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL ? 
8521                                      CallerPAL->getParamAttrs(i + 1) : 
8522                                      ParamAttr::None;
8523         if (PAttrs)
8524           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8525       }
8526     }
8527   }
8528
8529   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8530     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8531
8532   const ParamAttrsList* NewCallerPAL = ParamAttrsList::get(attrVec);
8533
8534   Instruction *NC;
8535   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8536     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8537                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8538     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8539     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8540   } else {
8541     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8542                       Caller->getName(), Caller);
8543     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8544     if (CI->isTailCall())
8545       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8546     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8547     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8548   }
8549
8550   // Insert a cast of the return type as necessary.
8551   Value *NV = NC;
8552   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8553     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8554       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8555                                                             OldRetTy, false);
8556       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
8557
8558       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8559       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8560       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8561         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8562         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8563         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8564       } else {
8565         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8566         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8567       }
8568       AddUsersToWorkList(*Caller);
8569     } else {
8570       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8571     }
8572   }
8573
8574   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8575     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8576   Caller->eraseFromParent();
8577   RemoveFromWorkList(Caller);
8578   return true;
8579 }
8580
8581 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8582 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8583 //
8584 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8585   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8586   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8587   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8588   const ParamAttrsList *Attrs = CS.getParamAttrs();
8589
8590   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
8591   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
8592   if (Attrs && Attrs->hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
8593     return 0;
8594
8595   IntrinsicInst *Tramp =
8596     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8597
8598   Function *NestF =
8599     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8600   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8601   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8602
8603   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestF->getParamAttrs()) {
8604     unsigned NestIdx = 1;
8605     const Type *NestTy = 0;
8606     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
8607
8608     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8609     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8610          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8611       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8612         // Record the parameter type and any other attributes.
8613         NestTy = *I;
8614         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8615         break;
8616       }
8617
8618     if (NestTy) {
8619       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8620       std::vector<Value*> NewArgs;
8621       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8622
8623       ParamAttrsVector NewAttrs;
8624       NewAttrs.reserve(Attrs ? Attrs->size() + 1 : 1);
8625
8626       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8627       // mean appending it.  Likewise for attributes.
8628
8629       // Add any function result attributes.
8630       ParameterAttributes Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 
8631                                          ParamAttr::None;
8632       if (Attr)
8633         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8634
8635       {
8636         unsigned Idx = 1;
8637         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8638         do {
8639           if (Idx == NestIdx) {
8640             // Add the chain argument and attributes.
8641             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8642             if (NestVal->getType() != NestTy)
8643               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8644             NewArgs.push_back(NestVal);
8645             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8646           }
8647
8648           if (I == E)
8649             break;
8650
8651           // Add the original argument and attributes.
8652           NewArgs.push_back(*I);
8653           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8654           if (Attr)
8655             NewAttrs.push_back
8656               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8657
8658           ++Idx, ++I;
8659         } while (1);
8660       }
8661
8662       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8663       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8664       // with the chain parameter inserted.
8665
8666       std::vector<const Type*> NewTypes;
8667       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8668
8669       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8670       // mean appending it.
8671       {
8672         unsigned Idx = 1;
8673         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8674           E = FTy->param_end();
8675
8676         do {
8677           if (Idx == NestIdx)
8678             // Add the chain's type.
8679             NewTypes.push_back(NestTy);
8680
8681           if (I == E)
8682             break;
8683
8684           // Add the original type.
8685           NewTypes.push_back(*I);
8686
8687           ++Idx, ++I;
8688         } while (1);
8689       }
8690
8691       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8692       // code sort out any function type mismatches.
8693       FunctionType *NewFTy =
8694         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8695       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8696         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8697       const ParamAttrsList *NewPAL = ParamAttrsList::get(NewAttrs);
8698
8699       Instruction *NewCaller;
8700       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8701         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8702                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8703                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8704                                    Caller->getName(), Caller);
8705         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8706         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8707       } else {
8708         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8709                                  Caller->getName(), Caller);
8710         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8711           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8712         cast<CallInst>(NewCaller)->
8713           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8714         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8715       }
8716       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8717         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8718       Caller->eraseFromParent();
8719       RemoveFromWorkList(Caller);
8720       return 0;
8721     }
8722   }
8723
8724   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8725   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8726   // code sort out any function type mismatches.
8727   Constant *NewCallee =
8728     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8729   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8730   return CS.getInstruction();
8731 }
8732
8733 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8734 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8735 /// and a single binop.
8736 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8737   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8738   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8739          isa<CmpInst>(FirstInst));
8740   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8741   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8742   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8743     
8744   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8745   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8746   
8747   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8748   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8749   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8750     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8751     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8752         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8753         // types or GEP's with different index types.
8754         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8755         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8756       return 0;
8757
8758     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8759     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8760       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8761           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8762         return 0;
8763     
8764     // Keep track of which operand needs a phi node.
8765     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8766     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8767   }
8768   
8769   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8770
8771   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8772   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8773   // hide them behind a phi.
8774   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8775     return 0;
8776   
8777   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8778   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8779   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8780   if (LHSVal == 0) {
8781     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8782     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8783     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8784     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8785     LHSVal = NewLHS;
8786   }
8787   
8788   if (RHSVal == 0) {
8789     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8790     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8791     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8792     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8793     RHSVal = NewRHS;
8794   }
8795   
8796   // Add all operands to the new PHIs.
8797   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8798     if (NewLHS) {
8799       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8800       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8801     }
8802     if (NewRHS) {
8803       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8804       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8805     }
8806   }
8807     
8808   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8809     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8810   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8811     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8812                            RHSVal);
8813   else {
8814     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8815     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8816   }
8817 }
8818
8819 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8820 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8821 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8822 /// block it is in.
8823 ///
8824 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8825 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8826 /// to a register.
8827 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8828   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8829   
8830   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8831     if (BBI->mayWriteToMemory())
8832       return false;
8833   
8834   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8835   // profitable to do this xform.
8836   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8837     bool isAddressTaken = false;
8838     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8839          UI != E; ++UI) {
8840       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8841       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8842         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8843         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8844       }
8845       isAddressTaken = true;
8846       break;
8847     }
8848     
8849     if (!isAddressTaken)
8850       return false;
8851   }
8852   
8853   return true;
8854 }
8855
8856
8857 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8858 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8859 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8860 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8861   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8862
8863   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8864   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8865   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8866   // code size and simplifying code.
8867   Constant *ConstantOp = 0;
8868   const Type *CastSrcTy = 0;
8869   bool isVolatile = false;
8870   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8871     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8872   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8873     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8874     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8875     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8876     if (ConstantOp == 0)
8877       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8878   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8879     isVolatile = LI->isVolatile();
8880     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8881     // load and the PHI.
8882     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8883         !isSafeToSinkLoad(LI))
8884       return 0;
8885   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8886     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8887       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8888     // Can't handle general GEPs yet.
8889     return 0;
8890   } else {
8891     return 0;  // Cannot fold this operation.
8892   }
8893
8894   // Check to see if all arguments are the same operation.
8895   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8896     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8897     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8898     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8899       return 0;
8900     if (CastSrcTy) {
8901       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8902         return 0;  // Cast operation must match.
8903     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8904       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8905       // the load and the PHI.
8906       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8907           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8908           !isSafeToSinkLoad(LI))
8909         return 0;
8910     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8911       return 0;
8912     }
8913   }
8914
8915   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8916   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8917   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8918                                PN.getName()+".in");
8919   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8920
8921   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8922   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8923
8924   // Add all operands to the new PHI.
8925   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8926     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8927     if (NewInVal != InVal)
8928       InVal = 0;
8929     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8930   }
8931
8932   Value *PhiVal;
8933   if (InVal) {
8934     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8935     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8936     PhiVal = InVal;
8937     delete NewPN;
8938   } else {
8939     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8940     PhiVal = NewPN;
8941   }
8942
8943   // Insert and return the new operation.
8944   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8945     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8946   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8947     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8948   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8949     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8950   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8951     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8952                            PhiVal, ConstantOp);
8953   else
8954     assert(0 && "Unknown operation");
8955   return 0;
8956 }
8957
8958 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8959 /// that is dead.
8960 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8961                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8962   if (PN->use_empty()) return true;
8963   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8964
8965   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8966   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8967     return true;
8968   
8969   // Don't scan crazily complex things.
8970   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8971     return false;
8972
8973   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8974     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8975
8976   return false;
8977 }
8978
8979 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
8980 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
8981 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8982 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
8983                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
8984   // See if we already saw this PHI node.
8985   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
8986     return true;
8987   
8988   // Don't scan crazily complex things.
8989   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
8990     return false;
8991  
8992   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
8993   // the value.
8994   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8995     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
8996     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
8997       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8998         return false;
8999     } else if (Op != NonPhiInVal)
9000       return false;
9001   }
9002   
9003   return true;
9004 }
9005
9006
9007 // PHINode simplification
9008 //
9009 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
9010   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
9011   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
9012   
9013   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
9014     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
9015
9016   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
9017   // reducing code size.
9018   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
9019       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
9020     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
9021       return Result;
9022
9023   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
9024   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
9025   // PHI)... break the cycle.
9026   if (PN.hasOneUse()) {
9027     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
9028     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
9029       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
9030       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
9031       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
9032         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9033     }
9034    
9035     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
9036     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
9037     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
9038     // common case here is good because the only other things that catch this
9039     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
9040     // late.
9041     if (PHIUser->hasOneUse() &&
9042         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
9043         PHIUser->use_back() == &PN) {
9044       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9045     }
9046   }
9047
9048   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
9049   // same value, for example:
9050   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9051   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
9052   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
9053   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
9054   {
9055     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
9056     // Scan for the first non-phi operand.
9057     while (InValNo != NumOperandVals && 
9058            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
9059       ++InValNo;
9060
9061     if (InValNo != NumOperandVals) {
9062       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
9063       
9064       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
9065       // there is no need to recursively scan other phis.
9066       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
9067         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
9068         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
9069           break;
9070       }
9071       
9072       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
9073       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
9074       // the value.
9075       if (InValNo == NumOperandVals) {
9076         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
9077         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9078           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
9079       }
9080     }
9081   }
9082   return 0;
9083 }
9084
9085 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
9086                                    Instruction *InsertPoint,
9087                                    InstCombiner *IC) {
9088   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
9089   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9090   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
9091   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
9092   // used for address computation.
9093   Instruction::CastOps opcode = 
9094      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
9095       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
9096   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
9097 }
9098
9099
9100 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
9101   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
9102   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
9103   // If so, eliminate the noop.
9104   if (GEP.getNumOperands() == 1)
9105     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9106
9107   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
9108     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
9109
9110   bool HasZeroPointerIndex = false;
9111   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
9112     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
9113
9114   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
9115     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9116
9117   // Eliminate unneeded casts for indices.
9118   bool MadeChange = false;
9119   
9120   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
9121   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
9122     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
9123       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
9124         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
9125             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
9126           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
9127           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
9128           // is a 32-bit pointer target.
9129           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
9130             MadeChange = true;
9131             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
9132           }
9133         }
9134       }
9135       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
9136       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
9137       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
9138       // obvious.
9139       Value *Op = GEP.getOperand(i);
9140       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
9141         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9142           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
9143           MadeChange = true;
9144         } else {
9145           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
9146                                 GEP);
9147           GEP.setOperand(i, Op);
9148           MadeChange = true;
9149         }
9150       }
9151     }
9152   }
9153   if (MadeChange) return &GEP;
9154
9155   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
9156   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
9157   // real input to the dest type.
9158   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
9159     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
9160       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
9161       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
9162       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
9163         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
9164         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
9165           if (I != BCI) {
9166             I->takeName(BCI);
9167             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
9168             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
9169           }
9170           return &GEP;
9171         }
9172       }
9173       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
9174     }
9175   }
9176   
9177   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
9178   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
9179   // getelementptr instructions into a single instruction.
9180   //
9181   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
9182   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
9183     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
9184
9185   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
9186     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
9187     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
9188     // avoids us creating a TON of code in some cases.
9189     //
9190     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
9191         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9192       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9193
9194     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9195
9196     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9197     bool EndsWithSequential = false;
9198     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9199            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9200       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9201
9202     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9203     if (EndsWithSequential) {
9204       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9205       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9206       //
9207       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9208       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9209         Sum = GO1;
9210       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9211         Sum = SO1;
9212       } else {
9213         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9214         // target's pointer size.
9215         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9216           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9217             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9218           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9219             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9220           } else {
9221             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9222             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9223               // Convert GO1 to SO1's type.
9224               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9225
9226             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9227               // Convert SO1 to GO1's type.
9228               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9229             } else {
9230               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9231               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9232               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9233             }
9234           }
9235         }
9236         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9237           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9238         else {
9239           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9240           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9241         }
9242       }
9243
9244       // Recycle the GEP we already have if possible.
9245       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9246         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9247         GEP.setOperand(1, Sum);
9248         return &GEP;
9249       } else {
9250         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9251                        SrcGEPOperands.end()-1);
9252         Indices.push_back(Sum);
9253         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9254       }
9255     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9256                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9257                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9258       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9259       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9260                      SrcGEPOperands.end());
9261       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9262     }
9263
9264     if (!Indices.empty())
9265       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9266                                    Indices.end(), GEP.getName());
9267
9268   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9269     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9270     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9271
9272     // Scan for nonconstants...
9273     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9274     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9275     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9276       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9277
9278     if (I == E) {  // If they are all constants...
9279       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9280                                                     &Indices[0],Indices.size());
9281
9282       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9283       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9284     }
9285   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9286     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9287       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9288     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9289       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9290       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9291       //
9292       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9293       //
9294       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9295       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9296       if (const ArrayType *XATy =
9297           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9298         if (const ArrayType *CATy =
9299             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9300           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9301             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9302             // to an array of the same type as the destination pointer
9303             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9304             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9305             GEP.setOperand(0, X);
9306             return &GEP;
9307           }
9308     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9309       // Transform things like:
9310       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9311       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9312       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9313       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9314       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9315           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9316           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9317         Value *Idx[2];
9318         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9319         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9320         Value *V = InsertNewInstBefore(
9321                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9322         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9323         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9324       }
9325       
9326       // Transform things like:
9327       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9328       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9329       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9330       
9331       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9332         uint64_t ArrayEltSize =
9333             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9334         
9335         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9336         // allow either a mul, shift, or constant here.
9337         Value *NewIdx = 0;
9338         ConstantInt *Scale = 0;
9339         if (ArrayEltSize == 1) {
9340           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9341           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9342         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9343           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9344           Scale = CI;
9345         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9346           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9347               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9348             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9349             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9350             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9351             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9352           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9353                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9354             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9355             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9356           }
9357         }
9358         
9359         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9360         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9361         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9362         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9363         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9364             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9365           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9366                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9367           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9368             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9369                                                        false /*ZExt*/);
9370             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9371             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9372           }
9373
9374           // Insert the new GEP instruction.
9375           Value *Idx[2];
9376           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9377           Idx[1] = NewIdx;
9378           Instruction *NewGEP =
9379             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9380           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9381           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9382           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9383         }
9384       }
9385     }
9386   }
9387
9388   return 0;
9389 }
9390
9391 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9392   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9393   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
9394     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9395       const Type *NewTy = 
9396         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9397       AllocationInst *New = 0;
9398
9399       // Create and insert the replacement instruction...
9400       if (isa<MallocInst>(AI))
9401         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9402       else {
9403         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9404         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9405       }
9406
9407       InsertNewInstBefore(New, AI);
9408
9409       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9410       // allocas if possible...
9411       //
9412       BasicBlock::iterator It = New;
9413       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9414
9415       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9416       // insert our getelementptr instruction...
9417       //
9418       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9419       Value *Idx[2];
9420       Idx[0] = NullIdx;
9421       Idx[1] = NullIdx;
9422       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9423                                        New->getName()+".sub", It);
9424
9425       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9426       // allocation.
9427       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9428     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9429       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9430     }
9431   }
9432
9433   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9434   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9435   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9436   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9437       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9438     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9439
9440   return 0;
9441 }
9442
9443 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9444   Value *Op = FI.getOperand(0);
9445
9446   // free undef -> unreachable.
9447   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9448     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9449     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9450                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9451     return EraseInstFromFunction(FI);
9452   }
9453   
9454   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9455   // when lots of inlining happens.
9456   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9457     return EraseInstFromFunction(FI);
9458   
9459   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9460   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9461     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9462     return &FI;
9463   }
9464   
9465   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9466   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9467     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9468       AddToWorkList(GEPI);
9469       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9470       return &FI;
9471     }
9472   }
9473   
9474   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9475   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9476     if (MI->hasOneUse()) {
9477       EraseInstFromFunction(FI);
9478       return EraseInstFromFunction(*MI);
9479     }
9480
9481   return 0;
9482 }
9483
9484
9485 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9486 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9487                                         const TargetData *TD) {
9488   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9489   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9490
9491   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9492     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9493     // directly if string length is small enough.
9494     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9495     if (!Str.empty()) {
9496       unsigned len = Str.length();
9497       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9498       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9499       // Replace LI with immediate integer store.
9500       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9501         APInt StrVal(numBits, 0);
9502         APInt SingleChar(numBits, 0);
9503         if (TD->isLittleEndian()) {
9504           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9505             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9506             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9507           }
9508         } else {
9509           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9510             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9511             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9512           }
9513           // Append NULL at the end.
9514           SingleChar = 0;
9515           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9516         }
9517         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9518         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9519       }
9520     }
9521   }
9522
9523   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9524   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9525     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9526
9527     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9528          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9529       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9530       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9531       // constants.
9532       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9533         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9534           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9535             Value *Idxs[2];
9536             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9537             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9538             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9539             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9540           }
9541
9542       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9543             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9544           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9545           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9546           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9547           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9548                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9549
9550         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9551         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9552         // the result of the loaded value.
9553         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9554                                                              CI->getName(),
9555                                                          LI.isVolatile()),LI);
9556         // Now cast the result of the load.
9557         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9558       }
9559     }
9560   }
9561   return 0;
9562 }
9563
9564 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9565 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9566 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9567 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9568 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9569   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9570   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9571
9572   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9573   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9574     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9575     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9576
9577   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9578   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9579   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9580   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9581   // the load entirely).
9582   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9583
9584   while (BBI != E) {
9585     --BBI;
9586
9587     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9588       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9589     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9590       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9591
9592   }
9593   return false;
9594 }
9595
9596 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9597 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9598 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9599 /// input, because we ignore GEP indices.
9600 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9601   while (1) {
9602     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9603       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9604           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9605         Ptr = CE->getOperand(0);
9606       else
9607         return Ptr;
9608     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9609       Ptr = BCI->getOperand(0);
9610     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9611       Ptr = GEP->getOperand(0);
9612     } else {
9613       return Ptr;
9614     }
9615   }
9616 }
9617
9618 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9619   Value *Op = LI.getOperand(0);
9620
9621   // Attempt to improve the alignment.
9622   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9623   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9624     LI.setAlignment(KnownAlign);
9625
9626   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9627   if (isa<CastInst>(Op))
9628     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9629       return Res;
9630
9631   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9632   if (LI.isVolatile()) return 0;
9633   
9634   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9635     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9636     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9637     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9638     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9639       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9640         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9641     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9642       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9643         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9644   }
9645
9646   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9647     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
9648     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9649     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
9650         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
9651       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9652       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9653       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9654       // CFG.
9655       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9656                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9657       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9658     }
9659   } 
9660
9661   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9662     // load null/undef -> undef
9663     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9664     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
9665         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
9666       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9667       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9668       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9669       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9670                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9671       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9672     }
9673
9674     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9675     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9676       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9677         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9678
9679     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9680     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
9681       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9682         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9683           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9684             if (Constant *V = 
9685                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9686               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9687         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9688           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9689           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9690           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9691           // CFG.
9692           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9693                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9694           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9695         }
9696
9697       } else if (CE->isCast()) {
9698         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9699           return Res;
9700       }
9701     }
9702   }
9703     
9704   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9705   // is all undef or zero, we know what it loads.
9706   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9707     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9708       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9709         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9710       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9711         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9712     }
9713   }
9714
9715   if (Op->hasOneUse()) {
9716     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9717     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9718     // exposes redundancy in the code.
9719     //
9720     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9721     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9722     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9723     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9724     // unconditionally.
9725     //
9726     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9727       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9728       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9729           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9730         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9731                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9732         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9733                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9734         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9735       }
9736
9737       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9738       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9739         if (C->isNullValue()) {
9740           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9741           return &LI;
9742         }
9743
9744       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9745       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9746         if (C->isNullValue()) {
9747           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9748           return &LI;
9749         }
9750     }
9751   }
9752   return 0;
9753 }
9754
9755 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9756 /// when possible.
9757 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9758   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9759   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9760
9761   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9762   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9763     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9764
9765     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9766       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9767       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9768       // constants.
9769       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9770         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9771           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9772             Value* Idxs[2];
9773             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9774             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9775             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9776             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9777           }
9778
9779       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9780           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9781                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9782
9783         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9784         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9785         // the store, cast the value to be stored.
9786         Value *NewCast;
9787         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9788         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9789         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9790         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9791         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9792           if (CastSrcTy->isInteger())
9793             opcode = Instruction::IntToPtr;
9794         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9795           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9796             opcode = Instruction::PtrToInt;
9797         }
9798         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9799           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9800         else
9801           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9802             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9803             SI);
9804         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9805       }
9806     }
9807   }
9808   return 0;
9809 }
9810
9811 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9812   Value *Val = SI.getOperand(0);
9813   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9814
9815   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9816     EraseInstFromFunction(SI);
9817     ++NumCombined;
9818     return 0;
9819   }
9820   
9821   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9822   // alloca dead.
9823   if (Ptr->hasOneUse()) {
9824     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9825       EraseInstFromFunction(SI);
9826       ++NumCombined;
9827       return 0;
9828     }
9829     
9830     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9831       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9832           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9833         EraseInstFromFunction(SI);
9834         ++NumCombined;
9835         return 0;
9836       }
9837   }
9838
9839   // Attempt to improve the alignment.
9840   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9841   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9842     SI.setAlignment(KnownAlign);
9843
9844   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9845   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9846   // situation often occurs with bitfield accesses.
9847   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9848   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9849        --ScanInsts) {
9850     --BBI;
9851     
9852     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9853       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9854       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9855         ++NumDeadStore;
9856         ++BBI;
9857         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9858         continue;
9859       }
9860       break;
9861     }
9862     
9863     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9864     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9865     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9866     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9867       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9868         EraseInstFromFunction(SI);
9869         ++NumCombined;
9870         return 0;
9871       }
9872       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9873       // may not be dead.
9874       break;
9875     }
9876     
9877     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9878     if (BBI->mayWriteToMemory())
9879       break;
9880   }
9881   
9882   
9883   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9884
9885   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9886   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9887     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9888       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9889       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9890         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9891       ++NumCombined;
9892     }
9893     return 0;  // Do not modify these!
9894   }
9895
9896   // store undef, Ptr -> noop
9897   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9898     EraseInstFromFunction(SI);
9899     ++NumCombined;
9900     return 0;
9901   }
9902
9903   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9904   // source instead.
9905   if (isa<CastInst>(Ptr))
9906     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9907       return Res;
9908   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9909     if (CE->isCast())
9910       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9911         return Res;
9912
9913   
9914   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9915   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9916   BBI = &SI; ++BBI;
9917   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9918     if (BI->isUnconditional())
9919       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9920         return 0;  // xform done!
9921   
9922   return 0;
9923 }
9924
9925 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9926 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9927 /// into a phi node with a store in the successor.
9928 ///
9929 /// Simplify things like:
9930 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9931 /// into a phi node with a store in the successor.
9932 ///
9933 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9934   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9935   
9936   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9937   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9938   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9939   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9940   
9941   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9942   // the other predecessor.
9943   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9944   BasicBlock *OtherBB = 0;
9945   if (*PI != StoreBB)
9946     OtherBB = *PI;
9947   ++PI;
9948   if (PI == pred_end(DestBB))
9949     return false;
9950   
9951   if (*PI != StoreBB) {
9952     if (OtherBB)
9953       return false;
9954     OtherBB = *PI;
9955   }
9956   if (++PI != pred_end(DestBB))
9957     return false;
9958   
9959   
9960   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9961   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9962   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9963   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9964     return false;
9965   
9966   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9967   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9968   StoreInst *OtherStore = 0;
9969   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9970     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9971     --BBI;
9972     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9973     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9974       return false;
9975   } else {
9976     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9977     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9978     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9979         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9980       return false;
9981     
9982     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9983     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9984     // lives in OtherBB.
9985     for (;; --BBI) {
9986       // Check to see if we find the matching store.
9987       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9988         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9989           return false;
9990         break;
9991       }
9992       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9993       // out of instructions, we can't do the xform.
9994       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9995           BBI == OtherBB->begin())
9996         return false;
9997     }
9998     
9999     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
10000     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
10001     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
10002       // FIXME: This should really be AA driven.
10003       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
10004         return false;
10005     }
10006   }
10007   
10008   // Insert a PHI node now if we need it.
10009   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
10010   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
10011     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
10012     PN->reserveOperandSpace(2);
10013     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
10014     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
10015     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
10016   }
10017   
10018   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
10019   // insert it.
10020   BBI = DestBB->begin();
10021   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
10022   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
10023                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
10024   
10025   // Nuke the old stores.
10026   EraseInstFromFunction(SI);
10027   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
10028   ++NumCombined;
10029   return true;
10030 }
10031
10032
10033 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
10034   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
10035   Value *X = 0;
10036   BasicBlock *TrueDest;
10037   BasicBlock *FalseDest;
10038   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
10039       !isa<Constant>(X)) {
10040     // Swap Destinations and condition...
10041     BI.setCondition(X);
10042     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10043     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10044     return &BI;
10045   }
10046
10047   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
10048   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
10049   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
10050                              TrueDest, FalseDest)))
10051     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
10052          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10053       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
10054       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
10055       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10056       NewSCC->takeName(I);
10057       // Swap Destinations and condition...
10058       BI.setCondition(NewSCC);
10059       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10060       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10061       RemoveFromWorkList(I);
10062       I->eraseFromParent();
10063       AddToWorkList(NewSCC);
10064       return &BI;
10065     }
10066
10067   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
10068   ICmpInst::Predicate IPred;
10069   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
10070                       TrueDest, FalseDest)))
10071     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
10072          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
10073          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10074       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
10075       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
10076       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10077       NewSCC->takeName(I);
10078       // Swap Destinations and condition...
10079       BI.setCondition(NewSCC);
10080       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10081       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10082       RemoveFromWorkList(I);
10083       I->eraseFromParent();;
10084       AddToWorkList(NewSCC);
10085       return &BI;
10086     }
10087
10088   return 0;
10089 }
10090
10091 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
10092   Value *Cond = SI.getCondition();
10093   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
10094     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
10095       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
10096         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
10097         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
10098           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
10099                                                 AddRHS));
10100         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
10101         AddToWorkList(I);
10102         return &SI;
10103       }
10104   }
10105   return 0;
10106 }
10107
10108 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
10109 /// is to leave as a vector operation.
10110 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
10111   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
10112     return true;
10113   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
10114     if (isConstant) return true;
10115     // If all elts are the same, we can extract.
10116     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
10117     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10118       if (C->getOperand(i) != Op0)
10119         return false;
10120     return true;
10121   }
10122   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
10123   if (!I) return false;
10124   
10125   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
10126   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
10127   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
10128       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
10129     return true;
10130   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
10131     return true;
10132   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
10133     if (BO->hasOneUse() &&
10134         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
10135          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
10136       return true;
10137   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
10138     if (CI->hasOneUse() &&
10139         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
10140          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
10141       return true;
10142   
10143   return false;
10144 }
10145
10146 /// Read and decode a shufflevector mask.
10147 ///
10148 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
10149 /// elements in the input.
10150 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
10151   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
10152   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
10153     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
10154   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
10155     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
10156
10157   std::vector<unsigned> Result;
10158   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
10159   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
10160     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
10161       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
10162     else
10163       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
10164   return Result;
10165 }
10166
10167 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
10168 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
10169 /// extracted from the vector.
10170 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
10171   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
10172   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
10173   unsigned Width = PTy->getNumElements();
10174   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
10175     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10176   
10177   if (isa<UndefValue>(V))
10178     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10179   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
10180     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
10181   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
10182     return CP->getOperand(EltNo);
10183   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10184     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
10185     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
10186       return 0;
10187     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
10188     
10189     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
10190     // inserted value.
10191     if (EltNo == IIElt) 
10192       return III->getOperand(1);
10193     
10194     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10195     // vector input.
10196     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10197   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10198     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10199     if (InEl < Width)
10200       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10201     else if (InEl < Width*2)
10202       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10203     else
10204       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10205   }
10206   
10207   // Otherwise, we don't know.
10208   return 0;
10209 }
10210
10211 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10212
10213   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10214   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10215     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10216
10217   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10218   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10219     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10220   
10221   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10222     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
10223     // with that operand
10224     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10225     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10226       if (C->getOperand(i) != op0) {
10227         op0 = 0; 
10228         break;
10229       }
10230     if (op0)
10231       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10232   }
10233   
10234   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10235   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10236   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10237     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10238     unsigned VectorWidth = 
10239       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
10240       
10241     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
10242     // crashing the code below.
10243     if (IndexVal >= VectorWidth)
10244       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10245     
10246     // This instruction only demands the single element from the input vector.
10247     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
10248     // property.
10249     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
10250       uint64_t UndefElts;
10251       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10252                                                 1 << IndexVal,
10253                                                 UndefElts)) {
10254         EI.setOperand(0, V);
10255         return &EI;
10256       }
10257     }
10258     
10259     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10260       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10261     
10262     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10263     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10264     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10265     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10266       if (const VectorType *VT = 
10267               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10268         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10269           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10270             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10271     }
10272   }
10273   
10274   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10275     if (I->hasOneUse()) {
10276       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10277       // profitable to do so
10278       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10279         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10280         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10281           ExtractElementInst *newEI0 = 
10282             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10283                                    EI.getName()+".lhs");
10284           ExtractElementInst *newEI1 =
10285             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10286                                    EI.getName()+".rhs");
10287           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10288           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10289           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10290         }
10291       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10292         unsigned AS = 
10293           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10294         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
10295                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
10296         GetElementPtrInst *GEP = 
10297           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
10298         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10299         return new LoadInst(GEP);
10300       }
10301     }
10302     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10303       // Extracting the inserted element?
10304       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10305         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10306       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10307       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10308       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10309           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10310         AddUsesToWorkList(EI);
10311         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10312         return &EI;
10313       }
10314     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10315       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10316       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10317       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10318         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10319         Value *Src;
10320         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10321           Src = SVI->getOperand(0);
10322         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10323           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10324           Src = SVI->getOperand(1);
10325         } else {
10326           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10327         }
10328         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10329       }
10330     }
10331   }
10332   return 0;
10333 }
10334
10335 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10336 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10337 /// Otherwise, return false.
10338 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10339                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10340   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10341          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10342   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10343
10344   if (isa<UndefValue>(V)) {
10345     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10346     return true;
10347   } else if (V == LHS) {
10348     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10349       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10350     return true;
10351   } else if (V == RHS) {
10352     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10353       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10354     return true;
10355   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10356     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10357     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10358     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10359     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10360     
10361     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10362       return false;
10363     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10364     
10365     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10366       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10367       // transitively ok.
10368       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10369         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10370         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10371         return true;
10372       }      
10373     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10374       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10375           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10376         unsigned ExtractedIdx =
10377           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10378         
10379         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10380         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10381           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10382           // transitively ok.
10383           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10384             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10385             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10386               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10387                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10388             } else {
10389               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10390               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10391                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10392               
10393             }
10394             return true;
10395           }
10396         }
10397       }
10398     }
10399   }
10400   // TODO: Handle shufflevector here!
10401   
10402   return false;
10403 }
10404
10405 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10406 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10407 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10408 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10409                                      Value *&RHS) {
10410   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10411          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10412          "Invalid shuffle!");
10413   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10414
10415   if (isa<UndefValue>(V)) {
10416     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10417     return V;
10418   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10419     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10420     return V;
10421   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10422     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10423     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10424     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10425     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10426     
10427     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10428       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10429           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10430         unsigned ExtractedIdx =
10431           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10432         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10433         
10434         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10435         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10436         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10437           RHS = EI->getOperand(0);
10438           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10439           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10440             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10441           return V;
10442         }
10443         
10444         if (VecOp == RHS) {
10445           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10446           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10447           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10448             if (i != InsertedIdx)
10449               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10450           }
10451           return V;
10452         }
10453         
10454         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10455         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10456         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10457           return EI->getOperand(0);
10458         
10459       }
10460     }
10461   }
10462   // TODO: Handle shufflevector here!
10463   
10464   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10465   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10466     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10467   return V;
10468 }
10469
10470 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10471   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10472   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10473   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10474   
10475   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10476   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10477     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10478   
10479   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10480   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10481   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10482     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10483         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10484       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10485       unsigned ExtractedIdx =
10486         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10487       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10488       
10489       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10490         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10491       
10492       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10493         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10494       
10495       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10496       // back into the same place, just use the input vector.
10497       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10498         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10499       
10500       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10501       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10502       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10503       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10504       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10505         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10506         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10507         // Build a new shuffle mask.
10508         std::vector<Constant*> Mask;
10509         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10510           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10511         else {
10512           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10513           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10514                                                        NumVectorElts));
10515         } 
10516         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10517         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10518                                      ConstantVector::get(Mask));
10519       }
10520       
10521       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10522       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10523       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10524         std::vector<Constant*> Mask;
10525         Value *RHS = 0;
10526         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10527         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10528         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10529         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10530       }
10531     }
10532   }
10533
10534   return 0;
10535 }
10536
10537
10538 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10539   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10540   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10541   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10542
10543   bool MadeChange = false;
10544   
10545   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10546   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10547     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10548   
10549   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10550   // the undef, change them to undefs.
10551   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10552     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10553     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10554     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10555       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10556         Mask[i] = 2*e;
10557         MadeChange = true;
10558       }
10559     }
10560     
10561     if (MadeChange) {
10562       // Remap any references to RHS to use LHS.
10563       std::vector<Constant*> Elts;
10564       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10565         if (Mask[i] == 2*e)
10566           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10567         else
10568           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10569       }
10570       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10571     }
10572   }
10573   
10574   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10575   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10576   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10577     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10578       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10579       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10580     }
10581     
10582     // Remap any references to RHS to use LHS.
10583     std::vector<Constant*> Elts;
10584     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10585       if (Mask[i] >= 2*e)
10586         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10587       else {
10588         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10589             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10590           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10591         else
10592           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10593         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10594       }
10595     }
10596     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10597     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10598     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10599     LHS = SVI.getOperand(0);
10600     RHS = SVI.getOperand(1);
10601     MadeChange = true;
10602   }
10603   
10604   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10605   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10606     
10607   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10608     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10609     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10610     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10611       
10612     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10613     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10614   }
10615
10616   // Eliminate identity shuffles.
10617   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10618   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10619   
10620   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10621   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10622   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10623   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10624   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10625   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10626   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10627   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10628   // (splat(splat)) -> splat.
10629   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10630     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10631       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10632
10633       std::vector<unsigned> NewMask;
10634       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10635         if (Mask[i] >= 2*e)
10636           NewMask.push_back(2*e);
10637         else
10638           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10639       
10640       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10641       // the replacement.
10642       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10643         std::vector<Constant*> Elts;
10644         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10645           if (NewMask[i] >= e*2) {
10646             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10647           } else {
10648             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10649           }
10650         }
10651         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10652                                      LHSSVI->getOperand(1),
10653                                      ConstantVector::get(Elts));
10654       }
10655     }
10656   }
10657
10658   return MadeChange ? &SVI : 0;
10659 }
10660
10661
10662
10663
10664 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10665 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10666 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10667 /// end of its block.
10668 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10669   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10670
10671   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10672   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10673
10674   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10675   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10676         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10677     return false;
10678
10679   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10680   // the end of block that could change the value.
10681   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10682     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10683          Scan != E; ++Scan)
10684       if (Scan->mayWriteToMemory())
10685         return false;
10686   }
10687
10688   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10689   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10690
10691   I->moveBefore(InsertPos);
10692   ++NumSunkInst;
10693   return true;
10694 }
10695
10696
10697 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10698 /// all reachable code to the worklist.
10699 ///
10700 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10701 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10702 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10703 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10704 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10705 ///
10706 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10707                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10708                                        InstCombiner &IC,
10709                                        const TargetData *TD) {
10710   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10711   Worklist.push_back(BB);
10712
10713   while (!Worklist.empty()) {
10714     BB = Worklist.back();
10715     Worklist.pop_back();
10716     
10717     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10718     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10719     
10720     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10721       Instruction *Inst = BBI++;
10722       
10723       // DCE instruction if trivially dead.
10724       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10725         ++NumDeadInst;
10726         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10727         Inst->eraseFromParent();
10728         continue;
10729       }
10730       
10731       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10732       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10733         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10734         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10735         ++NumConstProp;
10736         Inst->eraseFromParent();
10737         continue;
10738       }
10739      
10740       IC.AddToWorkList(Inst);
10741     }
10742
10743     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10744     // constant, only visit the reachable successor.
10745     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10746     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10747       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10748         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10749         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10750         continue;
10751       }
10752     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10753       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10754         // See if this is an explicit destination.
10755         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10756           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10757             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10758             continue;
10759           }
10760         
10761         // Otherwise it is the default destination.
10762         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10763         continue;
10764       }
10765     }
10766     
10767     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10768       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10769   }
10770 }
10771
10772 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10773   bool Changed = false;
10774   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10775   
10776   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10777              << F.getNameStr() << "\n");
10778
10779   {
10780     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10781     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10782     // track of which blocks we visit.
10783     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10784     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10785
10786     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10787     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10788     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10789     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10790       if (!Visited.count(BB)) {
10791         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10792         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10793           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10794
10795           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10796           ++NumDeadInst;
10797
10798           if (!I->use_empty())
10799             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10800           I->eraseFromParent();
10801         }
10802       }
10803   }
10804
10805   while (!Worklist.empty()) {
10806     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10807     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10808
10809     // Check to see if we can DCE the instruction.
10810     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10811       // Add operands to the worklist.
10812       if (I->getNumOperands() < 4)
10813         AddUsesToWorkList(*I);
10814       ++NumDeadInst;
10815
10816       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10817
10818       I->eraseFromParent();
10819       RemoveFromWorkList(I);
10820       continue;
10821     }
10822
10823     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10824     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10825       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10826
10827       // Add operands to the worklist.
10828       AddUsesToWorkList(*I);
10829       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10830
10831       ++NumConstProp;
10832       I->eraseFromParent();
10833       RemoveFromWorkList(I);
10834       continue;
10835     }
10836
10837     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10838     if (I->hasOneUse()) {
10839       BasicBlock *BB = I->getParent();
10840       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10841       if (UserParent != BB) {
10842         bool UserIsSuccessor = false;
10843         // See if the user is one of our successors.
10844         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10845           if (*SI == UserParent) {
10846             UserIsSuccessor = true;
10847             break;
10848           }
10849
10850         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10851         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10852         // otherwise), we can keep going.
10853         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10854             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10855           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10856           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10857       }
10858     }
10859
10860     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10861 #ifndef NDEBUG
10862     std::string OrigI;
10863 #endif
10864     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10865     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10866       ++NumCombined;
10867       // Should we replace the old instruction with a new one?
10868       if (Result != I) {
10869         DOUT << "IC: Old = " << *I
10870              << "    New = " << *Result;
10871
10872         // Everything uses the new instruction now.
10873         I->replaceAllUsesWith(Result);
10874
10875         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10876         AddToWorkList(Result);
10877         AddUsersToWorkList(*Result);
10878
10879         // Move the name to the new instruction first.
10880         Result->takeName(I);
10881
10882         // Insert the new instruction into the basic block...
10883         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10884         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10885
10886         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10887           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10888             ++InsertPos;
10889
10890         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10891
10892         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10893         // use counts.
10894         AddUsesToWorkList(*I);
10895
10896         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10897         // we do not process an instruction that has been deleted.
10898         RemoveFromWorkList(I);
10899
10900         // Erase the old instruction.
10901         InstParent->getInstList().erase(I);
10902       } else {
10903 #ifndef NDEBUG
10904         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10905              << "    New = " << *I;
10906 #endif
10907
10908         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10909         // if so, remove it.
10910         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10911           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10912           // use counts.
10913           AddUsesToWorkList(*I);
10914
10915           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10916           // occurrences of this instruction.
10917           RemoveFromWorkList(I);
10918           I->eraseFromParent();
10919         } else {
10920           AddToWorkList(I);
10921           AddUsersToWorkList(*I);
10922         }
10923       }
10924       Changed = true;
10925     }
10926   }
10927
10928   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10929     
10930   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10931   WorklistMap.clear();
10932   return Changed;
10933 }
10934
10935
10936 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10937   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10938   
10939   bool EverMadeChange = false;
10940
10941   // Iterate while there is work to do.
10942   unsigned Iteration = 0;
10943   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10944     EverMadeChange = true;
10945   return EverMadeChange;
10946 }
10947
10948 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10949   return new InstCombiner();
10950 }
10951