Implement X + X for vectors.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
46 #include "llvm/Support/CallSite.h"
47 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <climits>
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 *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
189                                       Constant *RHSC);
190     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
191     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
192     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
193     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
194                                                 Instruction *LHS,
195                                                 ConstantInt *RHS);
196     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
197                                 ConstantInt *DivRHS);
198
199     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
200                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
201     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
202                                      BinaryOperator &I);
203     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
204     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
205     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
206     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
207     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
208     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
209     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
210     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
211     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
212     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
213     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
214     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
215     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
216     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
217     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
218     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
219                                 Instruction *FI);
220     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
221     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
222     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
223     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
224     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
225     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
226     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
227     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
228     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
229     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
230     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
231     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
232     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
233     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
234
235     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
236     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
237
238   private:
239     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
240     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
241     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
242     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
243                                    bool DoXform = true);
244     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
245
246   public:
247     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
248     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
249     //
250     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
251       assert(New && New->getParent() == 0 &&
252              "New instruction already inserted into a basic block!");
253       BasicBlock *BB = Old.getParent();
254       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
255       AddToWorkList(New);
256       return New;
257     }
258
259     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
260     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
261     /// cast.
262     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
263                             Instruction &Pos) {
264       if (V->getType() == Ty) return V;
265
266       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
267         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
268       
269       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
270       AddToWorkList(C);
271       return C;
272     }
273         
274     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
275       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
276     }
277
278
279     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
280     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
281     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
282     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
283     // modified.
284     //
285     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
286       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
287       if (&I != V) {
288         I.replaceAllUsesWith(V);
289         return &I;
290       } else {
291         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
292         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
293         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
294         return &I;
295       }
296     }
297
298     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
299     // found to be replacable with another preexisting expression or was
300     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
301     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
302     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
303     //
304     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
305       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
306       if (Old != New)
307         Old->replaceAllUsesWith(New);
308       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
309         AddToWorkList(I);
310       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
311         AddToWorkList(I);
312       return true;
313     }
314     
315     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
316     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
317     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
318     // this function.
319     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
320       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
321       AddUsesToWorkList(I);
322       RemoveFromWorkList(&I);
323       I.eraseFromParent();
324       return 0;  // Don't do anything with FI
325     }
326
327   private:
328     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
329     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
330     /// casts that are known to not do anything...
331     ///
332     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
333                                    Value *V, const Type *DestTy,
334                                    Instruction *InsertBefore);
335
336     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
337     /// commutative operators.
338     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
339
340     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
341     /// most-complex to least-complex order.
342     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
343
344     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
345     /// on the demanded bits.
346     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
347                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
348                               unsigned Depth = 0);
349
350     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
351                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
352       
353     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
354     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
355     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
356     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
357
358     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
359     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
360     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
361     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
362     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
363     
364     
365     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
366                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
367     
368     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
369                               bool isSub, Instruction &I);
370     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
371                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
372     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
373     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
374     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
375     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
376     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
377
378
379     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
380
381     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero,
382                            APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) const;
383     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0);
384     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const;
385     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
386                                     unsigned CastOpc,
387                                     int &NumCastsRemoved);
388     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
389                                         unsigned PrefAlign = 0);
390   };
391 }
392
393 char InstCombiner::ID = 0;
394 static RegisterPass<InstCombiner>
395 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
396
397 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
398 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
399 static unsigned getComplexity(Value *V) {
400   if (isa<Instruction>(V)) {
401     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
402       return 3;
403     return 4;
404   }
405   if (isa<Argument>(V)) return 3;
406   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
407 }
408
409 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
410 // it.
411 static bool isOnlyUse(Value *V) {
412   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
413 }
414
415 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
416 // though a va_arg area...
417 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
418   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
419     if (ITy->getBitWidth() < 32)
420       return Type::Int32Ty;
421   }
422   return Ty;
423 }
424
425 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
426 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
427 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
428   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
429     return I->getOperand(0);
430   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
431     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
432       return CE->getOperand(0);
433   return 0;
434 }
435
436 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
437 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
438 static Instruction::CastOps 
439 isEliminableCastPair(
440   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
441   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
442   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
443   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
444 ) {
445   
446   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
447   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
448
449   // Get the opcodes of the two Cast instructions
450   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
451   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
452
453   return Instruction::CastOps(
454       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
455                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
456 }
457
458 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
459 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
460 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
461 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
462                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
463   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
464   
465   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
466   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
467     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
468       return false;
469   return true;
470 }
471
472 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
473 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
474 /// casts that are known to not do anything...
475 ///
476 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
477                                              Value *V, const Type *DestTy,
478                                              Instruction *InsertBefore) {
479   if (V->getType() == DestTy) return V;
480   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
481     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
482   
483   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
484 }
485
486 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
487 // operators:
488 //
489 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
490 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
491 //     binary operators.
492 //
493 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
494 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
495 //
496 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
497   bool Changed = false;
498   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
499     Changed = !I.swapOperands();
500
501   if (!I.isAssociative()) return Changed;
502   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
503   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
504     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
505       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
506         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
507                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
508                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
509         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
510         I.setOperand(1, Folded);
511         return true;
512       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
513         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
514             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
515           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
516           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
517
518           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
519           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
520           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
521                                                     Op1->getOperand(0),
522                                                     Op1->getName(), &I);
523           AddToWorkList(New);
524           I.setOperand(0, New);
525           I.setOperand(1, Folded);
526           return true;
527         }
528     }
529   return Changed;
530 }
531
532 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
533 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
534 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
535 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
536   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
537     return false;
538   I.swapOperands();
539   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
540   return true;
541 }
542
543 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
544 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
545 //
546 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
547   if (BinaryOperator::isNeg(V))
548     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
549
550   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
551   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
552     return ConstantExpr::getNeg(C);
553   return 0;
554 }
555
556 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
557   if (BinaryOperator::isNot(V))
558     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
559
560   // Constants can be considered to be not'ed values...
561   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
562     return ConstantInt::get(~C->getValue());
563   return 0;
564 }
565
566 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
567 // other computations (because it has a constant operand), return the
568 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
569 // Otherwise, return null.
570 //
571 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
572   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
573     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
574       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
575         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
576           return I->getOperand(0);
577       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
578         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
579           // The multiplier is really 1 << CST.
580           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
581           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
582           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
583           return I->getOperand(0);
584         }
585     }
586   return 0;
587 }
588
589 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
590 /// expression, return it.
591 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
592   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
593   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
594     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
595       return cast<User>(V);
596   return false;
597 }
598
599 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
600 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
601 static unsigned getOpcode(Value *V) {
602   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
603     return I->getOpcode();
604   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
605     return CE->getOpcode();
606   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
607   return Instruction::UserOp1;
608 }
609
610 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
611 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
612   APInt Val(C->getValue());
613   return ConstantInt::get(++Val);
614 }
615 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
616 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
617   APInt Val(C->getValue());
618   return ConstantInt::get(--Val);
619 }
620 /// Add - Add two ConstantInts together
621 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
622   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
623 }
624 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
625 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
626   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
627 }
628 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
629 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
630   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
631 }
632 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
633 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
634   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
635 }
636 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
637 /// this size.
638 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
639   uint32_t W = C1->getBitWidth();
640   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
641   if (sign) {
642     LHSExt.sext(W * 2);
643     RHSExt.sext(W * 2);
644   } else {
645     LHSExt.zext(W * 2);
646     RHSExt.zext(W * 2);
647   }
648
649   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
650
651   if (sign) {
652     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
653     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
654     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
655   } else 
656     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
657 }
658
659 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
660 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
661 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
662 /// processing.
663 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
664 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
665 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
666 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
667 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
668 /// this won't lose us code quality.
669 void InstCombiner::ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask,
670                                      APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
671                                      unsigned Depth) const {
672   assert(V && "No Value?");
673   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
674   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
675   assert((V->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(V->getType())) &&
676          "Not integer or pointer type!");
677   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) == BitWidth) &&
678          (!isa<IntegerType>(V->getType()) ||
679           V->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == BitWidth) &&
680          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
681          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
682          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
683
684   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
685     // We know all of the bits for a constant!
686     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
687     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
688     return;
689   }
690   // Null is all-zeros.
691   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
692     KnownOne.clear();
693     KnownZero = Mask;
694     return;
695   }
696   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
697   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
698     unsigned Align = GV->getAlignment();
699     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
700       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
701     if (Align > 0)
702       KnownZero = Mask & APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
703                                               CountTrailingZeros_32(Align));
704     else
705       KnownZero.clear();
706     KnownOne.clear();
707     return;
708   }
709
710   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Start out not knowing anything.
711
712   if (Depth == 6 || Mask == 0)
713     return;  // Limit search depth.
714
715   User *I = dyn_cast<User>(V);
716   if (!I) return;
717
718   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
719   switch (getOpcode(I)) {
720   default: break;
721   case Instruction::And: {
722     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
723     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
724     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
725     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
726     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
727     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     
729     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
730     KnownOne &= KnownOne2;
731     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
732     KnownZero |= KnownZero2;
733     return;
734   }
735   case Instruction::Or: {
736     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
737     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
738     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
739     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
740     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
741     
742     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
743     KnownZero &= KnownZero2;
744     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
745     KnownOne |= KnownOne2;
746     return;
747   }
748   case Instruction::Xor: {
749     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
750     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
751     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
752     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
753     
754     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
755     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
756     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
757     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
758     KnownZero = KnownZeroOut;
759     return;
760   }
761   case Instruction::Mul: {
762     APInt Mask2 = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
763     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
764     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
765     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
766     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
767     
768     // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
769     // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
770     // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
771     // interesting case of alignment computation.
772     KnownOne.clear();
773     unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes() +
774                       KnownZero2.countTrailingOnes();
775     unsigned LeadZ =  std::max(KnownZero.countLeadingOnes() +
776                                KnownZero2.countLeadingOnes(),
777                                BitWidth) - BitWidth;
778
779     TrailZ = std::min(TrailZ, BitWidth);
780     LeadZ = std::min(LeadZ, BitWidth);
781     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) |
782                 APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
783     KnownZero &= Mask;
784     return;
785   }
786   case Instruction::UDiv: {
787     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
788     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
789     // be less than the denominator.
790     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
791     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0),
792                       AllOnes, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
793     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
794
795     KnownOne2.clear();
796     KnownZero2.clear();
797     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1),
798                       AllOnes, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
799     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
800     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
801       LeadZ = std::min(BitWidth,
802                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
803
804     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ) & Mask;
805     return;
806   }
807   case Instruction::Select:
808     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
809     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
810     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
811     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
812
813     // Only known if known in both the LHS and RHS.
814     KnownOne &= KnownOne2;
815     KnownZero &= KnownZero2;
816     return;
817   case Instruction::FPTrunc:
818   case Instruction::FPExt:
819   case Instruction::FPToUI:
820   case Instruction::FPToSI:
821   case Instruction::SIToFP:
822   case Instruction::UIToFP:
823     return; // Can't work with floating point.
824   case Instruction::PtrToInt:
825   case Instruction::IntToPtr:
826     // We can't handle these if we don't know the pointer size.
827     if (!TD) return;
828     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
829   case Instruction::ZExt:
830   case Instruction::Trunc: {
831     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
832     // which fall through here.
833     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
834     uint32_t SrcBitWidth = TD ?
835       TD->getTypeSizeInBits(SrcTy) :
836       SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
837     APInt MaskIn(Mask);
838     MaskIn.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
839     KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
840     KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
841     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
842     KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
843     KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
844     // Any top bits are known to be zero.
845     if (BitWidth > SrcBitWidth)
846       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
847     return;
848   }
849   case Instruction::BitCast: {
850     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
851     if (SrcTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcTy)) {
852       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
853       return;
854     }
855     break;
856   }
857   case Instruction::SExt: {
858     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
859     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
860     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
861       
862     APInt MaskIn(Mask); 
863     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
864     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
865     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
866     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
867     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
868     KnownZero.zext(BitWidth);
869     KnownOne.zext(BitWidth);
870
871     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
872     // top bits of the result.
873     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
874       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
875     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
876       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
877     return;
878   }
879   case Instruction::Shl:
880     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
881     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
882       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
883       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
884       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
885       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
886       KnownZero <<= ShiftAmt;
887       KnownOne  <<= ShiftAmt;
888       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
889       return;
890     }
891     break;
892   case Instruction::LShr:
893     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
894     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
895       // Compute the new bits that are at the top now.
896       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
897       
898       // Unsigned shift right.
899       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
900       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
901       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
902       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
903       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
904       // high bits known zero.
905       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
906       return;
907     }
908     break;
909   case Instruction::AShr:
910     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
911     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
912       // Compute the new bits that are at the top now.
913       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
914       
915       // Signed shift right.
916       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
917       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
918       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
919       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
920       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
921         
922       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
923       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
924         KnownZero |= HighBits;
925       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
926         KnownOne |= HighBits;
927       return;
928     }
929     break;
930   case Instruction::Sub: {
931     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
932       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
933       // than C (i.e. no wrap-around can happen).  For example, 20-X is
934       // positive if we can prove that X is >= 0 and < 16.
935       if (!CLHS->getValue().isNegative()) {
936         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
937         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
938         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
939         ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), MaskV, KnownZero2, KnownOne2,
940                           Depth+1);
941     
942         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
943         // output top bits are zero, because we now know that the output is
944         // from [0-C].
945         if ((KnownZero2 & MaskV) == MaskV) {
946           unsigned NLZ2 = CLHS->getValue().countLeadingZeros();
947           // Top bits known zero.
948           KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ2) & Mask;
949         }
950       }        
951     }
952   }
953   // fall through
954   case Instruction::Add: {
955     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the low clear bits
956     // common to both LHS & RHS.  For example, 8+(X<<3) is known to have the
957     // low 3 bits clear.
958     APInt Mask2 = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, Mask.countTrailingOnes());
959     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
960     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
961     unsigned KnownZeroOut = KnownZero2.countTrailingOnes();
962
963     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
964     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
965     KnownZeroOut = std::min(KnownZeroOut, 
966                             KnownZero2.countTrailingOnes());
967
968     KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, KnownZeroOut);
969     return;
970   }
971   case Instruction::SRem:
972     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
973       APInt RA = Rem->getValue();
974       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
975         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
976         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
977         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2,KnownZero2,KnownOne2,Depth+1);
978
979         // The sign of a remainder is equal to the sign of the first
980         // operand (zero being positive).
981         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
982           KnownZero2 |= ~LowBits;
983         else if (KnownOne2[BitWidth-1])
984           KnownOne2 |= ~LowBits;
985
986         KnownZero |= KnownZero2 & Mask;
987         KnownOne |= KnownOne2 & Mask;
988
989         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
990       }
991     }
992     break;
993   case Instruction::URem: {
994     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
995       APInt RA = Rem->getValue();
996       if (RA.isPowerOf2()) {
997         APInt LowBits = (RA - 1);
998         APInt Mask2 = LowBits & Mask;
999         KnownZero |= ~LowBits & Mask;
1000         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne,Depth+1);
1001         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
1002         break;
1003       }
1004     }
1005
1006     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
1007     // zero bits in either operand must also exist in the result.
1008     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1009     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), AllOnes, KnownZero, KnownOne,
1010                       Depth+1);
1011     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), AllOnes, KnownZero2, KnownOne2,
1012                       Depth+1);
1013
1014     uint32_t Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
1015                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
1016     KnownOne.clear();
1017     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & Mask;
1018     break;
1019   }
1020
1021   case Instruction::Alloca:
1022   case Instruction::Malloc: {
1023     AllocationInst *AI = cast<AllocationInst>(V);
1024     unsigned Align = AI->getAlignment();
1025     if (Align == 0 && TD) {
1026       if (isa<AllocaInst>(AI))
1027         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1028       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
1029         // Malloc returns maximally aligned memory.
1030         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1031         Align =
1032           std::max(Align,
1033                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
1034         Align =
1035           std::max(Align,
1036                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
1037       }
1038     }
1039     
1040     if (Align > 0)
1041       KnownZero = Mask & APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1042                                               CountTrailingZeros_32(Align));
1043     break;
1044   }
1045   case Instruction::GetElementPtr: {
1046     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
1047     // to determine if we can prove known low zero bits.
1048     APInt LocalMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1049     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
1050     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LocalMask,
1051                       LocalKnownZero, LocalKnownOne, Depth+1);
1052     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
1053
1054     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
1055     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1056       Value *Index = I->getOperand(i);
1057       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1058         // Handle struct member offset arithmetic.
1059         if (!TD) return;
1060         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
1061         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
1062         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
1063         TrailZ = std::min(TrailZ,
1064                           CountTrailingZeros_64(Offset));
1065       } else {
1066         // Handle array index arithmetic.
1067         const Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
1068         if (!IndexedTy->isSized()) return;
1069         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1070         uint64_t TypeSize = TD ? TD->getABITypeSize(IndexedTy) : 1;
1071         LocalMask = APInt::getAllOnesValue(GEPOpiBits);
1072         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
1073         ComputeMaskedBits(Index, LocalMask,
1074                           LocalKnownZero, LocalKnownOne, Depth+1);
1075         TrailZ = std::min(TrailZ,
1076                           CountTrailingZeros_64(TypeSize) +
1077                             LocalKnownZero.countTrailingOnes());
1078       }
1079     }
1080     
1081     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) & Mask;
1082     break;
1083   }
1084   case Instruction::PHI: {
1085     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
1086     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
1087     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
1088     // this is sufficient to catch some interesting cases.
1089     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
1090       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
1091         Value *L = P->getIncomingValue(i);
1092         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
1093         User *LU = dyn_cast<User>(L);
1094         unsigned Opcode = LU ? getOpcode(LU) : (unsigned)Instruction::UserOp1;
1095         // Check for operations that have the property that if
1096         // both their operands have low zero bits, the result
1097         // will have low zero bits.
1098         if (Opcode == Instruction::Add ||
1099             Opcode == Instruction::Sub ||
1100             Opcode == Instruction::And ||
1101             Opcode == Instruction::Or ||
1102             Opcode == Instruction::Mul) {
1103           Value *LL = LU->getOperand(0);
1104           Value *LR = LU->getOperand(1);
1105           // Find a recurrence.
1106           if (LL == I)
1107             L = LR;
1108           else if (LR == I)
1109             L = LL;
1110           else
1111             break;
1112           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
1113           // zero bits.
1114           APInt Mask2 = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1115           ComputeMaskedBits(R, Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
1116           Mask2 = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1117                                        KnownZero2.countTrailingOnes());
1118           KnownOne2.clear();
1119           KnownZero2.clear();
1120           ComputeMaskedBits(L, Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
1121           KnownZero = Mask &
1122                       APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1123                                            KnownZero2.countTrailingOnes());
1124           break;
1125         }
1126       }
1127     }
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::Call:
1131     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1132       switch (II->getIntrinsicID()) {
1133       default: break;
1134       case Intrinsic::ctpop:
1135       case Intrinsic::ctlz:
1136       case Intrinsic::cttz: {
1137         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1138         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1139         break;
1140       }
1141       }
1142     }
1143     break;
1144   }
1145 }
1146
1147 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
1148 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
1149 /// for bits that V cannot have.
1150 bool InstCombiner::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask,
1151                                      unsigned Depth) {
1152   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1153   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1154   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1155   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1156 }
1157
1158 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
1159 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
1160 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
1161 /// constant and return true.
1162 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
1163                                    APInt Demanded) {
1164   assert(I && "No instruction?");
1165   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
1166
1167   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
1168   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
1169   if (!OpC) return false;
1170
1171   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
1172   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
1173   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
1174     return false;
1175
1176   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
1177   Demanded &= OpC->getValue();
1178   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
1179   return true;
1180 }
1181
1182 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
1183 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
1184 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
1185 // min/max.
1186 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
1187                                                    const APInt& KnownZero,
1188                                                    const APInt& KnownOne,
1189                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
1190   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
1191   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1192          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1193          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
1194          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
1195   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
1196
1197   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
1198   // bit if it is unknown.
1199   Min = KnownOne;
1200   Max = KnownOne|UnknownBits;
1201   
1202   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
1203     Min.set(BitWidth-1);
1204     Max.clear(BitWidth-1);
1205   }
1206 }
1207
1208 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
1209 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
1210 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
1211 // min/max.
1212 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
1213                                                      const APInt &KnownZero,
1214                                                      const APInt &KnownOne,
1215                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
1216   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
1217   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1218          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1219          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
1220          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
1221   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
1222   
1223   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
1224   Min = KnownOne;
1225   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
1226   Max = KnownOne|UnknownBits;
1227 }
1228
1229 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
1230 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
1231 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
1232 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
1233 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
1234 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
1235 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
1236 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
1237 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
1238 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
1239 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
1240 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
1241 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
1242 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
1243 /// and KnownOne must all be the same.
1244 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
1245                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
1246                                         unsigned Depth) {
1247   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
1248   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
1249   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
1250   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
1251   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
1252          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1253          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1254          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
1255           must have same BitWidth");
1256   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
1257     // We know all of the bits for a constant!
1258     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
1259     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
1260     return false;
1261   }
1262   
1263   KnownZero.clear(); 
1264   KnownOne.clear();
1265   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1266     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1267       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
1268       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1269       return false;
1270     }
1271     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
1272     // just set the DemandedMask to all bits.
1273     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1274   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
1275     if (V != UndefValue::get(VTy))
1276       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
1277     return false;
1278   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
1279     return false;
1280   }
1281   
1282   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1283   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1284
1285   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1286   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
1287   switch (I->getOpcode()) {
1288   default:
1289     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1290     break;
1291   case Instruction::And:
1292     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1293     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1294                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1295       return true;
1296     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1297            "Bits known to be one AND zero?"); 
1298
1299     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
1300     // LHS.
1301     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
1302                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1303       return true;
1304     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1305            "Bits known to be one AND zero?"); 
1306
1307     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
1308     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
1309     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
1310         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1311       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1312     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1313         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1314       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1315     
1316     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1317     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1318       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
1319       
1320     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1321     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1322       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1323       
1324     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1325     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1326     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1327     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1328     break;
1329   case Instruction::Or:
1330     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1331     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1332                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1333       return true;
1334     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1335            "Bits known to be one AND zero?"); 
1336     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
1337     // LHS.
1338     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1339                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1340       return true;
1341     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1342            "Bits known to be one AND zero?"); 
1343     
1344     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1345     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1346     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1347         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1348       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1349     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1350         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1351       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1352
1353     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1354     // the other side, just use the 'other' side.
1355     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1356         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1357       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1358     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1359         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1360       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1361         
1362     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1363     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1364       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1365           
1366     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1367     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1368     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1369     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1370     break;
1371   case Instruction::Xor: {
1372     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1373                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1374       return true;
1375     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1376            "Bits known to be one AND zero?"); 
1377     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1378                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1379       return true;
1380     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1381            "Bits known to be one AND zero?"); 
1382     
1383     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1384     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1385     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1386       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1387     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1388       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1389     
1390     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1391     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1392                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1393     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1394     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1395                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1396     
1397     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1398     // other, turn this into an *inclusive* or.
1399     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1400     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1401       Instruction *Or =
1402         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1403                                  I->getName());
1404       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1405       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1406     }
1407     
1408     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1409     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1410     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1411     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1412     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1413       // all known
1414       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1415         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1416         Instruction *And = 
1417           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1418         InsertNewInstBefore(And, *I);
1419         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1420       }
1421     }
1422     
1423     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1424     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1425     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1426       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1427     
1428     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1429     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1430     break;
1431   }
1432   case Instruction::Select:
1433     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1434                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1435       return true;
1436     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1437                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1438       return true;
1439     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1440            "Bits known to be one AND zero?"); 
1441     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1442            "Bits known to be one AND zero?"); 
1443     
1444     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1445     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1446       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1447     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1448       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1449     
1450     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1451     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1452     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1453     break;
1454   case Instruction::Trunc: {
1455     uint32_t truncBf = 
1456       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1457     DemandedMask.zext(truncBf);
1458     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1459     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1460     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1461                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1462       return true;
1463     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1464     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1465     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1466     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1467            "Bits known to be one AND zero?"); 
1468     break;
1469   }
1470   case Instruction::BitCast:
1471     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1472       return false;
1473       
1474     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1475                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1476       return true;
1477     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1478            "Bits known to be one AND zero?"); 
1479     break;
1480   case Instruction::ZExt: {
1481     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1482     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1483     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1484     
1485     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1486     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1487     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1488     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1489                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1490       return true;
1491     DemandedMask.zext(BitWidth);
1492     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1493     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1494     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1495            "Bits known to be one AND zero?"); 
1496     // The top bits are known to be zero.
1497     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1498     break;
1499   }
1500   case Instruction::SExt: {
1501     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1502     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1503     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1504     
1505     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1506                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1507
1508     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1509     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1510     // bit is demanded.
1511     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1512       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1513       
1514     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1515     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1516     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1517     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1518                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1519       return true;
1520     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1521     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1522     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1523     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1524            "Bits known to be one AND zero?"); 
1525       
1526     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1527     // top bits of the result.
1528
1529     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1530     // convert this into a zero extension.
1531     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1532     {
1533       // Convert to ZExt cast
1534       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1535       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1536     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1537       RHSKnownOne |= NewBits;
1538     }
1539     break;
1540   }
1541   case Instruction::Add: {
1542     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1543     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1544     // either.
1545     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1546       
1547     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1548     // we can do.
1549     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1550       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1551       // won't work if the RHS is zero.
1552       if (RHS->isZero())
1553         break;
1554       
1555       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1556       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1557       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1558
1559       // Find information about known zero/one bits in the input.
1560       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1561                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1562         return true;
1563
1564       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1565       // the constant.
1566       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1567         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1568       
1569       // Avoid excess work.
1570       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1571         break;
1572       
1573       // Turn it into OR if input bits are zero.
1574       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1575         Instruction *Or =
1576           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1577                                    I->getName());
1578         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1579         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1580       }
1581       
1582       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1583       // depending on potential carries from the input constant and the
1584       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1585       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1586       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1587       
1588       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1589       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1590       // this scan.
1591       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1592       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1593       
1594       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1595       
1596       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1597       // other, and there is no input carry.
1598       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1599                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1600       
1601       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1602       // is no input carry.
1603       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1604     } else {
1605       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1606       // the high bits of its LHS or RHS.
1607       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1608         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1609         // significant bit and all those below it.
1610         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1611         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1612                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1613           return true;
1614         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1615                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1616           return true;
1617       }
1618     }
1619     break;
1620   }
1621   case Instruction::Sub:
1622     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1623     // the high bits of its LHS or RHS.
1624     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1625       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1626       // significant bit and all those below it.
1627       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1628       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1629       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1630                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1631         return true;
1632       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1633                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1634         return true;
1635     }
1636     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1637     // the known zeros and ones.
1638     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1639     break;
1640   case Instruction::Shl:
1641     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1642       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1643       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1644       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1645                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1646         return true;
1647       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1648              "Bits known to be one AND zero?"); 
1649       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1650       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1651       // low bits known zero.
1652       if (ShiftAmt)
1653         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1654     }
1655     break;
1656   case Instruction::LShr:
1657     // For a logical shift right
1658     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1659       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1660       
1661       // Unsigned shift right.
1662       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1663       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1664                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1665         return true;
1666       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1667              "Bits known to be one AND zero?"); 
1668       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1669       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1670       if (ShiftAmt) {
1671         // Compute the new bits that are at the top now.
1672         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1673         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1674       }
1675     }
1676     break;
1677   case Instruction::AShr:
1678     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1679     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1680     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1681     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1682     if (DemandedMask == 1) {
1683       // Perform the logical shift right.
1684       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1685                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1686       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1687       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1688     }    
1689
1690     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1691     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1692     if (DemandedMask.isSignBit())
1693       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1694     
1695     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1696       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1697       
1698       // Signed shift right.
1699       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1700       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1701       // demanded.
1702       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1703         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1704       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1705                                DemandedMaskIn,
1706                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1707         return true;
1708       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1709              "Bits known to be one AND zero?"); 
1710       // Compute the new bits that are at the top now.
1711       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1712       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1713       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1714         
1715       // Handle the sign bits.
1716       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1717       // Adjust to where it is now in the mask.
1718       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1719         
1720       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1721       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1722       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1723           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1724         // Perform the logical shift right.
1725         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1726                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1727         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1728         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1729       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1730         RHSKnownOne |= HighBits;
1731       }
1732     }
1733     break;
1734   case Instruction::SRem:
1735     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1736       APInt RA = Rem->getValue();
1737       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1738         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
1739         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1740         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1741                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1742           return true;
1743
1744         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1745           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1746         else if (LHSKnownOne[BitWidth-1])
1747           LHSKnownOne |= ~LowBits;
1748
1749         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1750         KnownOne |= LHSKnownOne & DemandedMask;
1751
1752         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1753       }
1754     }
1755     break;
1756   case Instruction::URem: {
1757     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1758       APInt RA = Rem->getValue();
1759       if (RA.isPowerOf2()) {
1760         APInt LowBits = (RA - 1);
1761         APInt Mask2 = LowBits & DemandedMask;
1762         KnownZero |= ~LowBits & DemandedMask;
1763         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1764                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1765           return true;
1766
1767         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1768         break;
1769       }
1770     }
1771
1772     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1773     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1774     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1775                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1776       return true;
1777
1778     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1779     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1780                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1781       return true;
1782
1783     Leaders = std::max(Leaders,
1784                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1785     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1786     break;
1787   }
1788   }
1789   
1790   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1791   // constant.
1792   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1793     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1794   return false;
1795 }
1796
1797
1798 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1799 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1800 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1801 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1802 ///
1803 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1804 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1805 /// returned.  This returns null if no change was made.
1806 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1807                                                 uint64_t &UndefElts,
1808                                                 unsigned Depth) {
1809   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1810   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1811   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1812   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1813          "Invalid DemandedElts!");
1814
1815   if (isa<UndefValue>(V)) {
1816     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1817     UndefElts = EltMask;
1818     return 0;
1819   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1820     UndefElts = EltMask;
1821     return UndefValue::get(V->getType());
1822   }
1823   
1824   UndefElts = 0;
1825   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1826     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1827     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1828
1829     std::vector<Constant*> Elts;
1830     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1831       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1832         Elts.push_back(Undef);
1833         UndefElts |= (1ULL << i);
1834       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1835         Elts.push_back(Undef);
1836         UndefElts |= (1ULL << i);
1837       } else {                               // Otherwise, defined.
1838         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1839       }
1840         
1841     // If we changed the constant, return it.
1842     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1843     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1844   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1845     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1846     // set to undef.
1847     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1848     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1849     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1850     std::vector<Constant*> Elts;
1851     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1852       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1853     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1854     return ConstantVector::get(Elts);
1855   }
1856   
1857   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1858     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1859       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1860       return false;
1861     }
1862     return false;
1863   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1864     return false;
1865   }
1866   
1867   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1868   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1869   
1870   bool MadeChange = false;
1871   uint64_t UndefElts2;
1872   Value *TmpV;
1873   switch (I->getOpcode()) {
1874   default: break;
1875     
1876   case Instruction::InsertElement: {
1877     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1878     // demand exactly the same input as we produce.
1879     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1880     if (Idx == 0) {
1881       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1882       // which elt is getting updated.
1883       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1884                                         UndefElts2, Depth+1);
1885       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1886       break;
1887     }
1888     
1889     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1890     // insertelement.
1891     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1892     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1893       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1894     
1895     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1896     // input demanded set is simpler than the output set.
1897     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1898                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1899                                       UndefElts, Depth+1);
1900     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1901
1902     // The inserted element is defined.
1903     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1904     break;
1905   }
1906   case Instruction::BitCast: {
1907     // Vector->vector casts only.
1908     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1909     if (!VTy) break;
1910     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1911     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1912     unsigned Ratio;
1913
1914     if (VWidth == InVWidth) {
1915       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1916       // elements as are demanded of us.
1917       Ratio = 1;
1918       InputDemandedElts = DemandedElts;
1919     } else if (VWidth > InVWidth) {
1920       // Untested so far.
1921       break;
1922       
1923       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1924       // then an input element is live if any of the corresponding output
1925       // elements are live.
1926       Ratio = VWidth/InVWidth;
1927       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1928         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1929           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1930       }
1931     } else {
1932       // Untested so far.
1933       break;
1934       
1935       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1936       // then an input element is live if the corresponding output element is
1937       // live.
1938       Ratio = InVWidth/VWidth;
1939       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1940         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1941           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1942     }
1943     
1944     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1945     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1946                                       UndefElts2, Depth+1);
1947     if (TmpV) {
1948       I->setOperand(0, TmpV);
1949       MadeChange = true;
1950     }
1951     
1952     UndefElts = UndefElts2;
1953     if (VWidth > InVWidth) {
1954       assert(0 && "Unimp");
1955       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1956       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1957       // undef.
1958       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1959         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1960           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1961     } else if (VWidth < InVWidth) {
1962       assert(0 && "Unimp");
1963       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1964       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1965       // elements are undef.
1966       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1967       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1968         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1969           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1970     }
1971     break;
1972   }
1973   case Instruction::And:
1974   case Instruction::Or:
1975   case Instruction::Xor:
1976   case Instruction::Add:
1977   case Instruction::Sub:
1978   case Instruction::Mul:
1979     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1980     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1981                                       UndefElts, Depth+1);
1982     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1983     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1984                                       UndefElts2, Depth+1);
1985     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1986       
1987     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1988     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1989     UndefElts &= UndefElts2;
1990     break;
1991     
1992   case Instruction::Call: {
1993     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1994     if (!II) break;
1995     switch (II->getIntrinsicID()) {
1996     default: break;
1997       
1998     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1999     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
2000     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2001     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2002     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
2003     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
2004     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2005     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2006     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
2007     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
2008       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
2009                                         UndefElts, Depth+1);
2010       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
2011       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
2012                                         UndefElts2, Depth+1);
2013       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
2014
2015       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
2016       // scalarize it now.
2017       if (DemandedElts == 1) {
2018         switch (II->getIntrinsicID()) {
2019         default: break;
2020         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2021         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2022         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2023         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2024           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
2025           Value *LHS = II->getOperand(1);
2026           Value *RHS = II->getOperand(2);
2027           // Extract the element as scalars.
2028           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
2029           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
2030           
2031           switch (II->getIntrinsicID()) {
2032           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
2033           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2034           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2035             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
2036                                                         II->getName()), *II);
2037             break;
2038           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2039           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2040             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
2041                                                          II->getName()), *II);
2042             break;
2043           }
2044           
2045           Instruction *New =
2046             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
2047                                       II->getName());
2048           InsertNewInstBefore(New, *II);
2049           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
2050           return New;
2051         }            
2052       }
2053         
2054       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
2055       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
2056       UndefElts &= UndefElts2;
2057       break;
2058     }
2059     break;
2060   }
2061   }
2062   return MadeChange ? I : 0;
2063 }
2064
2065 /// ComputeNumSignBits - Return the number of times the sign bit of the
2066 /// register is replicated into the other bits.  We know that at least 1 bit
2067 /// is always equal to the sign bit (itself), but other cases can give us
2068 /// information.  For example, immediately after an "ashr X, 2", we know that
2069 /// the top 3 bits are all equal to each other, so we return 3.
2070 ///
2071 unsigned InstCombiner::ComputeNumSignBits(Value *V, unsigned Depth) const{
2072   const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(V->getType());
2073   unsigned TyBits = Ty->getBitWidth();
2074   unsigned Tmp, Tmp2;
2075   unsigned FirstAnswer = 1;
2076
2077   if (Depth == 6)
2078     return 1;  // Limit search depth.
2079
2080   User *U = dyn_cast<User>(V);
2081   switch (getOpcode(V)) {
2082   default: break;
2083   case Instruction::SExt:
2084     Tmp = TyBits-cast<IntegerType>(U->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
2085     return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1) + Tmp;
2086     
2087   case Instruction::AShr:
2088     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2089     // ashr X, C   -> adds C sign bits.
2090     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2091       Tmp += C->getZExtValue();
2092       if (Tmp > TyBits) Tmp = TyBits;
2093     }
2094     return Tmp;
2095   case Instruction::Shl:
2096     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2097       // shl destroys sign bits.
2098       Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2099       if (C->getZExtValue() >= TyBits ||      // Bad shift.
2100           C->getZExtValue() >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
2101       return Tmp - C->getZExtValue();
2102     }
2103     break;
2104   case Instruction::And:
2105   case Instruction::Or:
2106   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
2107     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
2108     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2109     if (Tmp != 1) {
2110       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2111       FirstAnswer = std::min(Tmp, Tmp2);
2112       // We computed what we know about the sign bits as our first
2113       // answer. Now proceed to the generic code that uses
2114       // ComputeMaskedBits, and pick whichever answer is better.
2115     }
2116     break;
2117
2118   case Instruction::Select:
2119     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2120     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2121     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), Depth+1);
2122     return std::min(Tmp, Tmp2);
2123     
2124   case Instruction::Add:
2125     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
2126     // is, at worst, one more bit than the inputs.
2127     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2128     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2129       
2130     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
2131     if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(0)))
2132       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
2133         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2134         APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(TyBits);
2135         ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
2136         
2137         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
2138         // sign bits set.
2139         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)) == Mask)
2140           return TyBits;
2141         
2142         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
2143         // out of the result.
2144         if (KnownZero.isNegative())
2145           return Tmp;
2146       }
2147       
2148     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2149     if (Tmp2 == 1) return 1;
2150       return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
2151     break;
2152     
2153   case Instruction::Sub:
2154     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2155     if (Tmp2 == 1) return 1;
2156       
2157     // Handle NEG.
2158     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(0)))
2159       if (CLHS->isNullValue()) {
2160         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2161         APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(TyBits);
2162         ComputeMaskedBits(U->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
2163         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
2164         // sign bits set.
2165         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)) == Mask)
2166           return TyBits;
2167         
2168         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
2169         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
2170         if (KnownZero.isNegative())
2171           return Tmp2;
2172         
2173         // Otherwise, we treat this like a SUB.
2174       }
2175     
2176     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
2177     // is, at worst, one more bit than the inputs.
2178     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2179     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2180       return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
2181     break;
2182   case Instruction::Trunc:
2183     // FIXME: it's tricky to do anything useful for this, but it is an important
2184     // case for targets like X86.
2185     break;
2186   }
2187   
2188   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
2189   // use this information.
2190   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2191   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(TyBits);
2192   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
2193   
2194   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
2195     Mask = KnownZero;
2196   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
2197     Mask = KnownOne;
2198   } else {
2199     // Nothing known.
2200     return FirstAnswer;
2201   }
2202   
2203   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
2204   // the number of identical bits in the top of the input value.
2205   Mask = ~Mask;
2206   Mask <<= Mask.getBitWidth()-TyBits;
2207   // Return # leading zeros.  We use 'min' here in case Val was zero before
2208   // shifting.  We don't want to return '64' as for an i32 "0".
2209   return std::max(FirstAnswer, std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros()));
2210 }
2211
2212
2213 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
2214 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
2215 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
2216 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
2217 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
2218 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
2219 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
2220 ///
2221 template<typename Functor>
2222 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
2223   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
2224   Value *LHS = Root.getOperand(0);
2225
2226   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
2227   if (F.shouldApply(LHS))
2228     return F.apply(Root);
2229
2230   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
2231   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2232   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
2233     // Should we apply this transform to the RHS?
2234     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
2235
2236     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
2237     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
2238       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
2239       ShouldApply = true;
2240     }
2241
2242     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
2243     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
2244     if (ShouldApply) {
2245       BasicBlock *BB = Root.getParent();
2246
2247       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
2248       // and perform the reassociation.
2249       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
2250
2251       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
2252       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
2253
2254       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
2255       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
2256       if (&Root == TmpLHSI) {
2257         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
2258         return 0;
2259       }
2260       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
2261       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
2262       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
2263       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
2264       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
2265       ARI = Root;
2266
2267       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
2268       // get to LHSI.
2269       while (TmpLHSI != LHSI) {
2270         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
2271         // Move the instruction to immediately before the chain we are
2272         // constructing to avoid breaking dominance properties.
2273         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
2274         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
2275         ARI = NextLHSI;
2276
2277         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
2278         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
2279         TmpLHSI = NextLHSI;
2280         ExtraOperand = NextOp;
2281       }
2282
2283       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
2284       // the transformation...
2285       return F.apply(Root);
2286     }
2287
2288     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
2289   }
2290   return 0;
2291 }
2292
2293 namespace {
2294
2295 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1 and X + X --> X * 2 for vectors
2296 struct AddRHS {
2297   Value *RHS;
2298   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2299   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2300   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2301     if (Add.getType()->getTypeID() == Type::VectorTyID) {
2302       const VectorType *VTy = cast<VectorType>(Add.getType());
2303       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(VTy->getElementType(), 2);
2304       std::vector<Constant*> Elts(VTy->getNumElements(), CI);
2305       return BinaryOperator::CreateMul(Add.getOperand(0),
2306                                        ConstantVector::get(Elts));
2307     } else {
2308       return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
2309                                        ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
2310     }
2311   }
2312 };
2313
2314 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
2315 //                 iff C1&C2 == 0
2316 struct AddMaskingAnd {
2317   Constant *C2;
2318   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
2319   bool shouldApply(Value *LHS) const {
2320     ConstantInt *C1;
2321     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
2322            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
2323   }
2324   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2325     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
2326   }
2327 };
2328
2329 }
2330
2331 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
2332                                              InstCombiner *IC) {
2333   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
2334     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
2335       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
2336
2337     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
2338           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
2339   }
2340
2341   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
2342   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
2343   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
2344
2345   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
2346     if (ConstIsRHS)
2347       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
2348     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
2349   }
2350
2351   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
2352   if (!ConstIsRHS)
2353     std::swap(Op0, Op1);
2354   Instruction *New;
2355   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
2356     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
2357   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2358     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
2359                           SO->getName()+".cmp");
2360   else {
2361     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
2362     abort();
2363   }
2364   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
2365 }
2366
2367 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
2368 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
2369 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
2370 // not have a second operand.
2371 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
2372                                      InstCombiner *IC) {
2373   // Don't modify shared select instructions
2374   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
2375   Value *TV = SI->getOperand(1);
2376   Value *FV = SI->getOperand(2);
2377
2378   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
2379     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
2380     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
2381
2382     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
2383     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
2384
2385     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
2386                               SelectFalseVal);
2387   }
2388   return 0;
2389 }
2390
2391
2392 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
2393 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
2394 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
2395 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
2396   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
2397   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
2398   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
2399
2400   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
2401   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
2402   // or if *it* is a PHI, bail out.
2403   BasicBlock *NonConstBB = 0;
2404   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
2405     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2406       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
2407       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
2408       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
2409       
2410       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
2411       // loop.
2412       if (NonConstBB == I.getParent())
2413         return 0;
2414     }
2415   
2416   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
2417   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
2418   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
2419   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
2420   if (NonConstBB) {
2421     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2422     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2423   }
2424
2425   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2426   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
2427   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2428   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2429   NewPN->takeName(PN);
2430
2431   // Next, add all of the operands to the PHI.
2432   if (I.getNumOperands() == 2) {
2433     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2434     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2435       Value *InV = 0;
2436       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2437         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2438           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2439         else
2440           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2441       } else {
2442         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2443         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2444           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
2445                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2446                                        NonConstBB->getTerminator());
2447         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2448           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
2449                                 CI->getPredicate(),
2450                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2451                                 NonConstBB->getTerminator());
2452         else
2453           assert(0 && "Unknown binop!");
2454         
2455         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2456       }
2457       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2458     }
2459   } else { 
2460     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2461     const Type *RetTy = CI->getType();
2462     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2463       Value *InV;
2464       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2465         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2466       } else {
2467         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2468         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2469                                I.getType(), "phitmp", 
2470                                NonConstBB->getTerminator());
2471         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2472       }
2473       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2474     }
2475   }
2476   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2477 }
2478
2479
2480 /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
2481 /// value is never equal to -0.0.
2482 ///
2483 /// Note that this function will need to be revisited when we support nondefault
2484 /// rounding modes!
2485 ///
2486 static bool CannotBeNegativeZero(const Value *V) {
2487   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
2488     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
2489
2490   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2491     // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2492     if (I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2493         isa<ConstantFP>(I->getOperand(1)) && 
2494         cast<ConstantFP>(I->getOperand(1))->isNullValue())
2495       return true;
2496     
2497     // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
2498     if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
2499       return true;
2500     
2501     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2502       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2503         return CannotBeNegativeZero(II->getOperand(1));
2504     
2505     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2506       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2507         if (F->isDeclaration()) {
2508           switch (F->getNameLen()) {
2509           case 3:  // abs(x) != -0.0
2510             if (!strcmp(F->getNameStart(), "abs")) return true;
2511             break;
2512           case 4:  // abs[lf](x) != -0.0
2513             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absf")) return true;
2514             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absl")) return true;
2515             break;
2516           }
2517         }
2518       }
2519   }
2520   
2521   return false;
2522 }
2523
2524 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
2525 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
2526 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
2527 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
2528 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
2529   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
2530   // ones.
2531   
2532   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
2533   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
2534   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
2535   // sign extend fine.
2536   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
2537     return true;
2538   
2539   
2540   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
2541   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
2542   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
2543   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
2544   
2545   // TODO: Implement.
2546   
2547   return false;
2548 }
2549
2550
2551 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2552   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2553   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2554
2555   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2556     // X + undef -> undef
2557     if (isa<UndefValue>(RHS))
2558       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2559
2560     // X + 0 --> X
2561     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2562       if (RHSC->isNullValue())
2563         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2564     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2565       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2566                               (I.getType())->getValueAPF()))
2567         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2568     }
2569
2570     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2571       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2572       const APInt& Val = CI->getValue();
2573       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2574       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2575         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2576       
2577       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2578       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2579       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2580         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2581         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2582                                  KnownZero, KnownOne))
2583           return &I;
2584       }
2585     }
2586
2587     if (isa<PHINode>(LHS))
2588       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2589         return NV;
2590     
2591     ConstantInt *XorRHS = 0;
2592     Value *XorLHS = 0;
2593     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2594         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2595       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2596       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2597       
2598       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2599       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2600       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2601       do {
2602         if (TySizeBits > Size) {
2603           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2604           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2605           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2606               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2607             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2608             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2609                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2610               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2611             break;
2612           }
2613         }
2614         Size >>= 1;
2615         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2616         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2617       } while (Size >= 1);
2618       
2619       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2620       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2621       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2622       // that the back ends can handle.
2623       const Type *MiddleType = 0;
2624       switch (Size) {
2625         default: break;
2626         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2627         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2628         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2629       }
2630       if (MiddleType) {
2631         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2632         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2633         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2634       }
2635     }
2636   }
2637
2638   // X + X --> X << 1 and X + X --> X * 2 for vectors
2639   if (I.getType()->isIntOrIntVector() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2640     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2641
2642     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2643       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2644         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2645           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2646     }
2647     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2648       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2649         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2650           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2651     }
2652   }
2653
2654   // -A + B  -->  B - A
2655   // -A + -B  -->  -(A + B)
2656   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2657     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2658       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2659         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2660         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2661         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2662       }
2663     }
2664     
2665     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2666   }
2667
2668   // A + -B  -->  A - B
2669   if (!isa<Constant>(RHS))
2670     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2671       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2672
2673
2674   ConstantInt *C2;
2675   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2676     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2677       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2678
2679     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2680     ConstantInt *C1;
2681     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2682       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2683   }
2684
2685   // X + X*C --> X * (C+1)
2686   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2687     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2688
2689   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2690   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2691     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2692   
2693
2694   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2695   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2696     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2697       return R;
2698   
2699   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2700   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2701     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2702     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2703     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2704     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2705     if (LHSKnownZero != 0) {
2706       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2707       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2708       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2709       
2710       // No bits in common -> bitwise or.
2711       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2712         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2713     }
2714   }
2715
2716   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2717   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2718     Value *W, *X, *Y, *Z;
2719     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2720         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2721       if (W != Y) {
2722         if (W == Z) {
2723           std::swap(Y, Z);
2724         } else if (Y == X) {
2725           std::swap(W, X);
2726         } else if (X == Z) {
2727           std::swap(Y, Z);
2728           std::swap(W, X);
2729         }
2730       }
2731
2732       if (W == Y) {
2733         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2734                                                             LHS->getName()), I);
2735         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2736       }
2737     }
2738   }
2739
2740   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2741     Value *X = 0;
2742     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2743       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2744
2745     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2746     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2747       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2748       if (Anded == CRHS) {
2749         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2750         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2751         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2752
2753         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2754         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2755
2756         // See if the and mask includes all of these bits.
2757         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2758
2759         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2760           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2761           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2762                                                             LHS->getName()), I);
2763           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2764         }
2765       }
2766     }
2767
2768     // Try to fold constant add into select arguments.
2769     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2770       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2771         return R;
2772   }
2773
2774   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2775   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2776   {
2777     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2778     Value *Other = RHS;
2779     if (!CI) {
2780       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2781       Other = LHS;
2782     }
2783     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2784         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2785          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2786         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2787       unsigned AS =
2788         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2789       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2790                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2791       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2792       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2793     }
2794   }
2795   
2796   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2797   {
2798     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2799     Value *Other = RHS;
2800     if (!SI) {
2801       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2802       Other = LHS;
2803     }
2804     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2805       Value *TV = SI->getTrueValue();
2806       Value *FV = SI->getFalseValue();
2807       Value *A, *N;
2808
2809       // Can we fold the add into the argument of the select?
2810       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2811       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2812           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2813         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2814       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2815           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2816         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2817     }
2818   }
2819   
2820   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2821   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2822     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2823       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2824
2825   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2826   // integer add followed by a sext.
2827   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2828     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2829     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2830       Constant *CI = 
2831         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2832       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2833           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2834           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2835         // Insert the new, smaller add.
2836         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2837                                                         CI, "addconv");
2838         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2839         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2840       }
2841     }
2842     
2843     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2844     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2845       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2846       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2847       // integer add will not overflow.
2848       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2849           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2850           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2851                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2852         // Insert the new integer add.
2853         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2854                                                         RHSConv->getOperand(0),
2855                                                         "addconv");
2856         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2857         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2858       }
2859     }
2860   }
2861   
2862   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2863   // integer add followed by a promotion.
2864   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2865     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2866     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2867     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2868     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2869     // instcombined.
2870     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2871       Constant *CI = 
2872       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2873       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2874           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2875           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2876         // Insert the new integer add.
2877         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2878                                                         CI, "addconv");
2879         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2880         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2881       }
2882     }
2883     
2884     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2885     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2886       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2887       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2888       // and if the integer add will not overflow.
2889       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2890           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2891           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2892                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2893         // Insert the new integer add.
2894         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2895                                                         RHSConv->getOperand(0),
2896                                                         "addconv");
2897         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2898         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2899       }
2900     }
2901   }
2902   
2903   return Changed ? &I : 0;
2904 }
2905
2906 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2907 // highest order bit set.
2908 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2909   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2910   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2911 }
2912
2913 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2914   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2915
2916   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2917     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2918
2919   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2920   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2921     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2922
2923   if (isa<UndefValue>(Op0))
2924     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2925   if (isa<UndefValue>(Op1))
2926     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2927
2928   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2929     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2930     if (C->isAllOnesValue())
2931       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2932
2933     // C - ~X == X + (1+C)
2934     Value *X = 0;
2935     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2936       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2937
2938     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2939     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2940     if (C->isZero()) {
2941       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2942         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2943           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2944             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2945             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2946                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2947               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2948               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2949                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2950             }
2951           }
2952         }
2953         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2954           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2955             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2956             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2957                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2958               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2959               return BinaryOperator::CreateLShr(
2960                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2961             }
2962           }
2963         }
2964       }
2965     }
2966
2967     // Try to fold constant sub into select arguments.
2968     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2969       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2970         return R;
2971
2972     if (isa<PHINode>(Op0))
2973       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2974         return NV;
2975   }
2976
2977   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2978     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2979         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2980       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2981         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2982       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2983         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2984       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2985         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2986           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2987           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2988                                            Op1I->getOperand(0));
2989       }
2990     }
2991
2992     if (Op1I->hasOneUse()) {
2993       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2994       // is not used by anyone else...
2995       //
2996       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2997           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2998         // Swap the two operands of the subexpr...
2999         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
3000         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
3001         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
3002
3003         // Create the new top level add instruction...
3004         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
3005       }
3006
3007       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
3008       //
3009       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
3010           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
3011         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
3012
3013         Value *NewNot =
3014           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
3015         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
3016       }
3017
3018       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
3019       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
3020         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3021           if (CSI->isZero())
3022             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
3023               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
3024                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
3025
3026       // X - X*C --> X * (1-C)
3027       ConstantInt *C2 = 0;
3028       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
3029         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
3030         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
3031       }
3032
3033       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
3034       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
3035         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
3036           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
3037               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
3038             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
3039               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
3040             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
3041               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
3042           }
3043     }
3044   }
3045
3046   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
3047     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3048       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
3049         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
3050           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
3051         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
3052           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
3053       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
3054         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
3055           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
3056       }
3057     }
3058
3059   ConstantInt *C1;
3060   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
3061     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
3062       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
3063
3064     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
3065     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
3066       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
3067   }
3068   return 0;
3069 }
3070
3071 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
3072 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
3073 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
3074 /// signed.
3075 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
3076                            bool &TrueIfSigned) {
3077   switch (pred) {
3078   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
3079     TrueIfSigned = true;
3080     return RHS->isZero();
3081   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
3082     TrueIfSigned = true;
3083     return RHS->isAllOnesValue();
3084   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
3085     TrueIfSigned = false;
3086     return RHS->isAllOnesValue();
3087   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3088     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
3089     TrueIfSigned = true;
3090     return RHS->getValue() ==
3091       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3092   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
3093     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
3094     TrueIfSigned = true;
3095     return RHS->getValue() == 
3096       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3097   default:
3098     return false;
3099   }
3100 }
3101
3102 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
3103   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3104   Value *Op0 = I.getOperand(0);
3105
3106   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
3107     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3108
3109   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
3110   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
3111     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3112
3113       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
3114       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3115         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3116           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3117             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
3118                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
3119
3120       if (CI->isZero())
3121         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
3122       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
3123         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3124       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
3125         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
3126
3127       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
3128       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
3129         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
3130                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
3131       }
3132     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
3133       if (Op1F->isNullValue())
3134         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3135
3136       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
3137       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
3138       // We need a better interface for long double here.
3139       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
3140         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
3141           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
3142     }
3143     
3144     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3145       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
3146           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
3147         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
3148         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
3149                                                      Op1, "tmp");
3150         InsertNewInstBefore(Add, I);
3151         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
3152                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
3153         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
3154         
3155       }
3156
3157     // Try to fold constant mul into select arguments.
3158     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3159       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3160         return R;
3161
3162     if (isa<PHINode>(Op0))
3163       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3164         return NV;
3165   }
3166
3167   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3168     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
3169       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
3170
3171   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
3172   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
3173   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
3174   // formed.
3175   CastInst *BoolCast = 0;
3176   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
3177     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
3178       BoolCast = CI;
3179   if (!BoolCast)
3180     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
3181       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
3182         BoolCast = CI;
3183   if (BoolCast) {
3184     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
3185       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
3186       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
3187       bool TIS = false;
3188       
3189       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
3190       // multiply into a shift/and combination.
3191       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
3192           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
3193           TIS) {
3194         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
3195         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
3196                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
3197         Value *V =
3198           InsertNewInstBefore(
3199             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
3200                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
3201                                             ".mask"), I);
3202
3203         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
3204         // or truncate to the multiply type.
3205         if (I.getType() != V->getType()) {
3206           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3207           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3208           Instruction::CastOps opcode = 
3209             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
3210              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
3211           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
3212         }
3213
3214         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
3215         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
3216       }
3217     }
3218   }
3219
3220   return Changed ? &I : 0;
3221 }
3222
3223 /// This function implements the transforms on div instructions that work
3224 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
3225 /// used by the visitors to those instructions.
3226 /// @brief Transforms common to all three div instructions
3227 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3228   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3229
3230   // undef / X -> 0        for integer.
3231   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
3232   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
3233     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
3234       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3235     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3236   }
3237
3238   // X / undef -> undef
3239   if (isa<UndefValue>(Op1))
3240     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3241
3242   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
3243   // This does not apply for fdiv.
3244   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3245     // [su]div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in
3246     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
3247     // condition of the select with false (if the cond value is in the same BB).
3248     // If the select has uses other than the div, this allows them to be
3249     // simplified also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
3250     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3251       if (ST->isNullValue()) {
3252         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3253         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3254           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
3255         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3256           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
3257         else
3258           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
3259         return &I;
3260       }
3261
3262     // Likewise for: [su]div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
3263     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))
3264       if (ST->isNullValue()) {
3265         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3266         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3267           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
3268         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3269           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
3270         else
3271           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
3272         return &I;
3273       }
3274   }
3275
3276   return 0;
3277 }
3278
3279 /// This function implements the transforms common to both integer division
3280 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
3281 /// division instructions.
3282 /// @brief Common integer divide transforms
3283 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3284   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3285
3286   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
3287   if (Op0 == Op1) {
3288     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
3289       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
3290       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
3291       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
3292     }
3293
3294     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
3295     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
3296   }
3297   
3298   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
3299     return Common;
3300
3301   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3302     // div X, 1 == X
3303     if (RHS->equalsInt(1))
3304       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3305
3306     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
3307     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3308       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
3309         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
3310           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
3311             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3312           else 
3313             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
3314                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
3315         }
3316
3317     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
3318       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3319         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3320           return R;
3321       if (isa<PHINode>(Op0))
3322         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3323           return NV;
3324     }
3325   }
3326
3327   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
3328   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3329     if (LHS->equalsInt(0))
3330       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3331
3332   return 0;
3333 }
3334
3335 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
3336   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3337
3338   // Handle the integer div common cases
3339   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3340     return Common;
3341
3342   // X udiv C^2 -> X >> C
3343   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
3344   // if so, convert to a right shift.
3345   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3346     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
3347       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
3348                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
3349   }
3350
3351   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
3352   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
3353     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3354         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3355       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
3356       if (C1.isPowerOf2()) {
3357         Value *N = RHSI->getOperand(1);
3358         const Type *NTy = N->getType();
3359         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
3360           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
3361           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
3362         }
3363         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
3364       }
3365     }
3366   }
3367   
3368   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
3369   // where C1&C2 are powers of two.
3370   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
3371     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3372       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
3373         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
3374         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
3375           // Compute the shift amounts
3376           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
3377           // Construct the "on true" case of the select
3378           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
3379           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
3380                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
3381           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
3382   
3383           // Construct the "on false" case of the select
3384           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
3385           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
3386                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
3387           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
3388
3389           // construct the select instruction and return it.
3390           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
3391         }
3392       }
3393   return 0;
3394 }
3395
3396 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
3397   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3398
3399   // Handle the integer div common cases
3400   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3401     return Common;
3402
3403   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3404     // sdiv X, -1 == -X
3405     if (RHS->isAllOnesValue())
3406       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
3407
3408     // -X/C -> X/-C
3409     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
3410       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
3411   }
3412
3413   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3414   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
3415   if (I.getType()->isInteger()) {
3416     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3417     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3418       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
3419       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3420     }
3421   }      
3422   
3423   return 0;
3424 }
3425
3426 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3427   return commonDivTransforms(I);
3428 }
3429
3430 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3431 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3432 /// is used by the visitors to those instructions.
3433 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3434 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3435   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3436
3437   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3438   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3439     if (LHS->isNullValue())
3440       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3441
3442   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3443     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3444       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3445     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3446   }
3447   if (isa<UndefValue>(Op1))
3448     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3449
3450   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3451   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3452     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
3453     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
3454     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
3455     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
3456     // simplified also.
3457     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3458       if (ST->isNullValue()) {
3459         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3460         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3461           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
3462         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3463           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
3464         else
3465           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
3466         return &I;
3467       }
3468     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
3469     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3470       if (ST->isNullValue()) {
3471         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3472         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3473           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
3474         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3475           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
3476         else
3477           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
3478         return &I;
3479       }
3480   }
3481
3482   return 0;
3483 }
3484
3485 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3486 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3487 /// remainder instructions.
3488 /// @brief Common integer remainder transforms
3489 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3490   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3491
3492   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3493     return common;
3494
3495   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3496     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3497     if (RHS->equalsInt(0))
3498       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3499     
3500     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3501       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3502
3503     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3504       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3505         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3506           return R;
3507       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3508         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3509           return NV;
3510       }
3511
3512       // See if we can fold away this rem instruction.
3513       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3514       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3515       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3516                                KnownZero, KnownOne))
3517         return &I;
3518     }
3519   }
3520
3521   return 0;
3522 }
3523
3524 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3525   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3526
3527   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3528     return common;
3529   
3530   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3531     // X urem C^2 -> X and C
3532     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3533     // if so, convert to a bitwise and.
3534     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3535       if (C->getValue().isPowerOf2())
3536         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3537   }
3538
3539   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3540     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3541     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3542         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3543       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3544         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3545         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3546                                                                    "tmp"), I);
3547         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3548       }
3549     }
3550   }
3551
3552   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3553   // where C1&C2 are powers of two.
3554   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3555     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3556       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3557         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3558         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3559             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3560           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3561             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3562           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3563             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3564           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3565         }
3566       }
3567   }
3568   
3569   return 0;
3570 }
3571
3572 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3573   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3574
3575   // Handle the integer rem common cases
3576   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3577     return common;
3578   
3579   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3580     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
3581         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
3582       // X % -Y -> X % Y
3583       AddUsesToWorkList(I);
3584       I.setOperand(1, RHSNeg);
3585       return &I;
3586     }
3587  
3588   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3589   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3590   if (I.getType()->isInteger()) {
3591     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3592     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3593       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3594       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3595     }
3596   }
3597
3598   return 0;
3599 }
3600
3601 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3602   return commonRemTransforms(I);
3603 }
3604
3605 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
3606 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3607   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3608   if (!isSigned)
3609     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
3610   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
3611 }
3612
3613 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
3614 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3615   if (!isSigned)
3616     return C->getValue() == 1; // unsigned
3617     
3618   // Calculate 1111111111000000000000
3619   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3620   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
3621 }
3622
3623 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3624 // constant.
3625 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3626   return CI->getValue().isPowerOf2();
3627 }
3628
3629 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3630 // This is the same as lowones(~X).
3631 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3632   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3633 }
3634
3635 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3636 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3637 ///
3638 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3639 ///
3640 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3641 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3642 ///
3643 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3644 ///   0  A > B
3645 ///   1  A == B
3646 ///   2  A < B
3647 ///
3648 /// <=>  Value  Definition
3649 /// 000     0   Always false
3650 /// 001     1   A >  B
3651 /// 010     2   A == B
3652 /// 011     3   A >= B
3653 /// 100     4   A <  B
3654 /// 101     5   A != B
3655 /// 110     6   A <= B
3656 /// 111     7   Always true
3657 ///  
3658 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3659   switch (ICI->getPredicate()) {
3660     // False -> 0
3661   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3662   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3663   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3664   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3665   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3666   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3667   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3668   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3669   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3670   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3671     // True -> 7
3672   default:
3673     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3674     return 0;
3675   }
3676 }
3677
3678 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3679 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3680 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3681 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3682 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3683   switch (code) {
3684   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3685   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3686   case  1: 
3687     if (sign)
3688       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3689     else
3690       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3691   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3692   case  3: 
3693     if (sign)
3694       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3695     else
3696       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3697   case  4: 
3698     if (sign)
3699       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3700     else
3701       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3702   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3703   case  6: 
3704     if (sign)
3705       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3706     else
3707       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3708   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3709   }
3710 }
3711
3712 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3713   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3714     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3715      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3716     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3717      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3718 }
3719
3720 namespace { 
3721 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3722 struct FoldICmpLogical {
3723   InstCombiner &IC;
3724   Value *LHS, *RHS;
3725   ICmpInst::Predicate pred;
3726   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3727     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3728       pred(ICI->getPredicate()) {}
3729   bool shouldApply(Value *V) const {
3730     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3731       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3732         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3733                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3734     return false;
3735   }
3736   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3737     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3738     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3739       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3740       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3741     }
3742
3743     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3744     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3745     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3746     unsigned Code;
3747     switch (Log.getOpcode()) {
3748     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3749     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3750     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3751     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3752     }
3753
3754     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3755                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3756       
3757     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3758     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3759       return I;
3760     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3761     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3762   }
3763 };
3764 } // end anonymous namespace
3765
3766 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3767 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3768 // guaranteed to be a binary operator.
3769 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3770                                     ConstantInt *OpRHS,
3771                                     ConstantInt *AndRHS,
3772                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3773   Value *X = Op->getOperand(0);
3774   Constant *Together = 0;
3775   if (!Op->isShift())
3776     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3777
3778   switch (Op->getOpcode()) {
3779   case Instruction::Xor:
3780     if (Op->hasOneUse()) {
3781       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3782       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3783       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3784       And->takeName(Op);
3785       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3786     }
3787     break;
3788   case Instruction::Or:
3789     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3790       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3791
3792     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3793       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3794       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3795       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3796       Or->takeName(Op);
3797       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3798     }
3799     break;
3800   case Instruction::Add:
3801     if (Op->hasOneUse()) {
3802       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3803       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3804       // single bit constant.
3805       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3806
3807       // If there is only one bit set...
3808       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3809         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3810         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3811         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3812         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3813
3814         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3815         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3816           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3817           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3818           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3819           // no effect.
3820           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3821             TheAnd.setOperand(0, X);
3822             return &TheAnd;
3823           } else {
3824             // Pull the XOR out of the AND.
3825             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3826             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3827             NewAnd->takeName(Op);
3828             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3829           }
3830         }
3831       }
3832     }
3833     break;
3834
3835   case Instruction::Shl: {
3836     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3837     // the anded constant includes them, clear them now!
3838     //
3839     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3840     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3841     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3842     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3843
3844     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3845     // Masking out bits that the shift already masks
3846       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3847     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3848       TheAnd.setOperand(1, CI);
3849       return &TheAnd;
3850     }
3851     break;
3852   }
3853   case Instruction::LShr:
3854   {
3855     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3856     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3857     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3858     //
3859     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3860     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3861     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3862     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3863
3864     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3865     // Masking out bits that the shift already masks.
3866       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3867     } else if (CI != AndRHS) {
3868       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3869       return &TheAnd;
3870     }
3871     break;
3872   }
3873   case Instruction::AShr:
3874     // Signed shr.
3875     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3876     // with an and.
3877     if (Op->hasOneUse()) {
3878       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3879       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3880       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3881       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3882       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3883         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3884         // Make the argument unsigned.
3885         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3886         ShVal = InsertNewInstBefore(
3887             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3888                                    Op->getName()), TheAnd);
3889         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3890       }
3891     }
3892     break;
3893   }
3894   return 0;
3895 }
3896
3897
3898 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3899 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3900 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3901 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3902 /// insert new instructions.
3903 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3904                                            bool isSigned, bool Inside, 
3905                                            Instruction &IB) {
3906   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3907             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3908          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3909     
3910   if (Inside) {
3911     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3912       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3913
3914     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3915     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3916       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3917         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3918       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3919     }
3920
3921     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3922     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3923     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3924     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3925     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3926     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3927   }
3928
3929   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3930     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3931
3932   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3933   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3934   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3935     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3936         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3937     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3938   }
3939
3940   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3941   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3942   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3943   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3944   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3945   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3946   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3947 }
3948
3949 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3950 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3951 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3952 // not, since all 1s are not contiguous.
3953 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3954   const APInt& V = Val->getValue();
3955   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3956   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3957
3958   // look for the first zero bit after the run of ones
3959   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3960   // look for the first non-zero bit
3961   ME = V.getActiveBits(); 
3962   return true;
3963 }
3964
3965 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3966 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3967 /// the following xforms:
3968 /// 
3969 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3970 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3971 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3972 ///
3973 /// return (A +/- B).
3974 ///
3975 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3976                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3977                                         Instruction &I) {
3978   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3979   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3980       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3981
3982   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3983
3984   switch (LHSI->getOpcode()) {
3985   default: return 0;
3986   case Instruction::And:
3987     if (And(N, Mask) == Mask) {
3988       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3989       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3990            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3991           Mask->getValue().getBitWidth())
3992         break;
3993
3994       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3995       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3996       // is all N is, ignore it.
3997       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3998       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3999         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
4000         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
4001         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
4002           break;
4003       }
4004     }
4005     return 0;
4006   case Instruction::Or:
4007   case Instruction::Xor:
4008     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
4009     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4010          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
4011         && And(N, Mask)->isZero())
4012       break;
4013     return 0;
4014   }
4015   
4016   Instruction *New;
4017   if (isSub)
4018     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4019   else
4020     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4021   return InsertNewInstBefore(New, I);
4022 }
4023
4024 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
4025   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4026   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4027
4028   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
4029     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4030
4031   // and X, X = X
4032   if (Op0 == Op1)
4033     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4034
4035   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4036   // purpose is to compute bits we don't care about.
4037   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4038     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4039     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4040     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4041                              KnownZero, KnownOne))
4042       return &I;
4043   } else {
4044     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4045       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
4046         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
4047     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4048       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
4049     }
4050   }
4051   
4052   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4053     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
4054     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
4055
4056     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
4057     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
4058       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
4059       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
4060       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
4061       switch (Op0I->getOpcode()) {
4062       case Instruction::Xor:
4063       case Instruction::Or:
4064         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
4065         if (Op0I->hasOneUse()) {
4066           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
4067             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
4068             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
4069                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
4070             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
4071             return BinaryOperator::Create(
4072                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
4073           }
4074           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
4075               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
4076             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
4077             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
4078                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
4079             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
4080             return BinaryOperator::Create(
4081                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
4082           }
4083         }
4084
4085         break;
4086       case Instruction::Add:
4087         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4088         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4089         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4090         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
4091           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4092         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
4093           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
4094         break;
4095
4096       case Instruction::Sub:
4097         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4098         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4099         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4100         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
4101           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4102         break;
4103       }
4104
4105       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4106         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
4107           return Res;
4108     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4109       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
4110       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
4111       // frequently occurs for bitfield accesses.
4112       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
4113         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
4114             CastOp->getNumOperands() == 2)
4115           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
4116             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
4117               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
4118               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
4119               // This will fold the two constants together, which may allow 
4120               // other simplifications.
4121               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
4122                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
4123                 CastOp->getName()+".shrunk");
4124               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
4125               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
4126               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4127               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
4128               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
4129             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
4130               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
4131               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
4132               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4133               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
4134                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
4135             }
4136           }
4137       }
4138     }
4139
4140     // Try to fold constant and into select arguments.
4141     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4142       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4143         return R;
4144     if (isa<PHINode>(Op0))
4145       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4146         return NV;
4147   }
4148
4149   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
4150   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
4151
4152   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
4153     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4154
4155   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
4156   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4157     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
4158                                                I.getName()+".demorgan");
4159     InsertNewInstBefore(Or, I);
4160     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
4161   }
4162   
4163   {
4164     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
4165     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4166       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
4167         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4168     
4169       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
4170       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4171         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4172           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4173       }
4174     }
4175     
4176     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4177       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
4178         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4179
4180       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
4181       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4182         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4183           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4184       }
4185     }
4186     
4187     if (Op0->hasOneUse() &&
4188         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4189       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4190         I.swapOperands();     // Simplify below
4191         std::swap(Op0, Op1);
4192       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4193         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4194         I.swapOperands();     // Simplify below
4195         std::swap(Op0, Op1);
4196       }
4197     }
4198     if (Op1->hasOneUse() &&
4199         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4200       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4201         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4202         std::swap(A, B);
4203       }
4204       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
4205         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
4206         InsertNewInstBefore(NotB, I);
4207         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4208       }
4209     }
4210   }
4211   
4212   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4213     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4214     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4215       return R;
4216
4217     Value *LHSVal, *RHSVal;
4218     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4219     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4220     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4221       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4222         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
4223             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
4224             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4225             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4226             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4227             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4228             
4229             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
4230             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
4231              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
4232                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
4233           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4234           ICmpInst::Predicate GT;
4235           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4236               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4237                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4238             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
4239           else
4240             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
4241           
4242           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
4243           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4244           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
4245             std::swap(LHS, RHS);
4246             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4247             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4248           }
4249
4250           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4251           // comparing a value against two constants and and'ing the result
4252           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4253           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
4254           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
4255           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
4256           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4257
4258           switch (LHSCC) {
4259           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4260           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4261             switch (RHSCC) {
4262             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4263             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
4264             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4265             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4266               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4267             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
4268             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4269             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4270               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4271             }
4272           case ICmpInst::ICMP_NE:
4273             switch (RHSCC) {
4274             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4275             case ICmpInst::ICMP_ULT:
4276               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
4277                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
4278               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
4279             case ICmpInst::ICMP_SLT:
4280               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
4281                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
4282               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
4283             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
4284             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
4285             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
4286               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4287             case ICmpInst::ICMP_NE:
4288               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
4289                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4290                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4291                                                       LHSVal->getName()+".off");
4292                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4293                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
4294                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
4295               }
4296               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
4297             }
4298             break;
4299           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4300             switch (RHSCC) {
4301             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4302             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
4303             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
4304               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4305             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
4306               break;
4307             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
4308             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
4309               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4310             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
4311               break;
4312             }
4313             break;
4314           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4315             switch (RHSCC) {
4316             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4317             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
4318             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
4319               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4320             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
4321               break;
4322             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
4323             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
4324               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4325             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
4326               break;
4327             }
4328             break;
4329           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4330             switch (RHSCC) {
4331             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4332             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
4333               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4334             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
4335               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4336             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
4337               break;
4338             case ICmpInst::ICMP_NE:
4339               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
4340                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
4341               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
4342             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
4343               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
4344                                      true, I);
4345             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
4346               break;
4347             }
4348             break;
4349           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4350             switch (RHSCC) {
4351             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4352             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
4353             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
4354               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4355             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
4356               break;
4357             case ICmpInst::ICMP_NE:
4358               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
4359                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
4360               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
4361             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
4362               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
4363                                      true, I);
4364             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
4365               break;
4366             }
4367             break;
4368           }
4369         }
4370   }
4371
4372   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4373   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4374     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4375       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4376         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4377         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4378             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4379             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4380                               I.getType(), TD) &&
4381             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4382                               I.getType(), TD)) {
4383           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4384                                                          Op1C->getOperand(0),
4385                                                          I.getName());
4386           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4387           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4388         }
4389       }
4390     
4391   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4392   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4393     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4394       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4395           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4396           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4397         Instruction *NewOp =
4398           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4399                                                         SI1->getOperand(0),
4400                                                         SI0->getName()), I);
4401         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4402                                       SI1->getOperand(1));
4403       }
4404   }
4405
4406   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4407   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4408     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4409       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4410           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
4411         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4412           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4413             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4414             // false.
4415             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4416               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4417             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4418                                 RHS->getOperand(0));
4419           }
4420     }
4421   }
4422       
4423   return Changed ? &I : 0;
4424 }
4425
4426 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
4427 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
4428 /// yet, fill it in and return false.
4429 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4430   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
4431   if (I == 0) return true;
4432
4433   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
4434   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
4435     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
4436            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
4437   
4438   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4439   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
4440   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
4441   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4442     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
4443     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
4444         8*(ByteValues.size()-1))
4445       return true;
4446     
4447     unsigned DestNo;
4448     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4449       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
4450       DestNo = ByteValues.size()-1;
4451     } else {
4452       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
4453       DestNo = 0;
4454     }
4455     
4456     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4457     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4458     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
4459       return true;
4460     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
4461     return false;
4462   }
4463   
4464   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
4465   // don't have this.
4466   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
4467   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
4468   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
4469       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
4470     return true;
4471   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
4472
4473   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
4474   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
4475       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
4476     return true;
4477   
4478   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
4479   unsigned DestByte;
4480   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
4481     return true;
4482   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
4483   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
4484     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
4485       break;
4486   // Unknown mask for bswap.
4487   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
4488   
4489   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
4490   unsigned SrcByte;
4491   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
4492     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
4493   else
4494     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
4495   
4496   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
4497   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
4498     return true;
4499   
4500   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4501   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4502   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
4503     return true;
4504   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
4505   return false;
4506 }
4507
4508 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4509 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4510 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4511   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4512   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
4513     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4514   
4515   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4516   /// defines each byte.
4517   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4518   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4519     
4520   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4521   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
4522       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
4523     return 0;
4524   
4525   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4526   Value *V = ByteValues[0];
4527   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4528   
4529   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4530   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4531     if (ByteValues[i] != V)
4532       return 0;
4533   const Type *Tys[] = { ITy };
4534   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4535   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4536   return CallInst::Create(F, V);
4537 }
4538
4539
4540 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4541   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4542   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4543
4544   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4545     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4546
4547   // or X, X = X
4548   if (Op0 == Op1)
4549     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4550
4551   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4552   // purpose is to compute bits we don't care about.
4553   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4554     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4555     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4556     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4557                              KnownZero, KnownOne))
4558       return &I;
4559   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4560     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4561   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4562     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4563       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4564   }
4565     
4566
4567   
4568   // or X, -1 == -1
4569   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4570     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4571     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4572     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4573       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4574       InsertNewInstBefore(Or, I);
4575       Or->takeName(Op0);
4576       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4577                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4578     }
4579
4580     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4581     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4582       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4583       InsertNewInstBefore(Or, I);
4584       Or->takeName(Op0);
4585       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4586                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4587     }
4588
4589     // Try to fold constant and into select arguments.
4590     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4591       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4592         return R;
4593     if (isa<PHINode>(Op0))
4594       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4595         return NV;
4596   }
4597
4598   Value *A = 0, *B = 0;
4599   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4600
4601   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4602     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4603       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4604   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4605     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4606       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4607
4608   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4609   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4610   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4611       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4612       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4613        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4614     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4615       return BSwap;
4616   }
4617   
4618   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4619   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4620       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4621     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4622     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4623     NOr->takeName(Op0);
4624     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4625   }
4626
4627   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4628   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4629       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4630     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4631     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4632     NOr->takeName(Op0);
4633     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4634   }
4635
4636   // (A & C)|(B & D)
4637   Value *C = 0, *D = 0;
4638   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4639       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4640     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4641     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4642     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4643     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4644       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4645       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4646       // replace with V+N.
4647       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4648         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4649             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4650           // Add commutes, try both ways.
4651           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4652             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4653           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4654             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4655         }
4656         // Or commutes, try both ways.
4657         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4658             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4659           // Add commutes, try both ways.
4660           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4661             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4662           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4663             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4664         }
4665       }
4666       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4667     }
4668     
4669     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4670     // terms for V1 & (V2|V3).
4671     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4672       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4673         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4674       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4675         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4676       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4677         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4678       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4679         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4680       
4681       if (V1) {
4682         Value *Or =
4683           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4684         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4685       }
4686     }
4687   }
4688   
4689   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4690   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4691     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4692       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4693           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4694           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4695         Instruction *NewOp =
4696         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4697                                                      SI1->getOperand(0),
4698                                                      SI0->getName()), I);
4699         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4700                                       SI1->getOperand(1));
4701       }
4702   }
4703
4704   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4705     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4706       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4707   } else {
4708     A = 0;
4709   }
4710   // Note, A is still live here!
4711   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4712     if (Op0 == B)
4713       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4714
4715     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4716     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4717       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4718                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4719       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4720     }
4721   }
4722
4723   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4724   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4725     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4726       return R;
4727
4728     Value *LHSVal, *RHSVal;
4729     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4730     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4731     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4732       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4733         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4734             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4735             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4736             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4737             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4738             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4739             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4740             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4741           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4742           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4743           bool NeedsSwap;
4744           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4745             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4746           else
4747             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4748             
4749           if (NeedsSwap) {
4750             std::swap(LHS, RHS);
4751             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4752             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4753           }
4754
4755           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4756           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4757           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4758           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4759           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4760           // equal.
4761           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4762
4763           switch (LHSCC) {
4764           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4765           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4766             switch (RHSCC) {
4767             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4768             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4769               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4770                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4771                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4772                                                       LHSVal->getName()+".off");
4773                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4774                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4775                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4776               }
4777               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4778             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4779             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4780               break;
4781             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4782             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4783             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4784               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4785             }
4786             break;
4787           case ICmpInst::ICMP_NE:
4788             switch (RHSCC) {
4789             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4790             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4791             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4792             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4793               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4794             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4795             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4796             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4797               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4798             }
4799             break;
4800           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4801             switch (RHSCC) {
4802             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4803             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4804               break;
4805             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4806               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4807               // this can cause overflow.
4808               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4809                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4810               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4811                                      false, I);
4812             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4813               break;
4814             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4815             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4816               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4817             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4818               break;
4819             }
4820             break;
4821           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4822             switch (RHSCC) {
4823             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4824             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4825               break;
4826             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4827               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4828               // this can cause overflow.
4829               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4830                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4831               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4832                                      false, I);
4833             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4834               break;
4835             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4836             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4837               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4838             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4839               break;
4840             }
4841             break;
4842           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4843             switch (RHSCC) {
4844             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4845             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4846             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4847               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4848             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4849               break;
4850             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4851             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4852               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4853             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4854               break;
4855             }
4856             break;
4857           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4858             switch (RHSCC) {
4859             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4860             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4861             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4862               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4863             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4864               break;
4865             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4866             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4867               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4868             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4869               break;
4870             }
4871             break;
4872           }
4873         }
4874   }
4875     
4876   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4877   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4878     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4879       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4880         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4881             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4882           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4883           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4884               // Only do this if the casts both really cause code to be
4885               // generated.
4886               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4887                                 I.getType(), TD) &&
4888               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4889                                 I.getType(), TD)) {
4890             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4891                                                           Op1C->getOperand(0),
4892                                                           I.getName());
4893             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4894             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4895           }
4896         }
4897       }
4898   }
4899   
4900     
4901   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4902   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4903     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4904       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4905           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4906           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4907         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4908           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4909             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4910             // true.
4911             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4912               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4913             
4914             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4915             // rest.
4916             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4917                                 RHS->getOperand(0));
4918           }
4919     }
4920   }
4921
4922   return Changed ? &I : 0;
4923 }
4924
4925 namespace {
4926
4927 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4928 struct XorSelf {
4929   Value *RHS;
4930   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4931   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4932   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4933     return &Xor;
4934   }
4935 };
4936
4937 }
4938
4939 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4940   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4941   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4942
4943   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4944     if (isa<UndefValue>(Op0))
4945       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4946       // idiom (misuse).
4947       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4948     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4949   }
4950
4951   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4952   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4953     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4954     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4955   }
4956   
4957   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4958   // purpose is to compute bits we don't care about.
4959   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4960     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4961     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4962     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4963                              KnownZero, KnownOne))
4964       return &I;
4965   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4966     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4967   }
4968
4969   // Is this a ~ operation?
4970   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4971     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4972     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4973     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4974       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4975           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4976         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4977         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4978           Instruction *NotY =
4979             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4980                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4981           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4982           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4983             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4984           else
4985             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4986         }
4987       }
4988     }
4989   }
4990   
4991   
4992   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4993     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4994     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4995       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4996         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4997                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4998
4999       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
5000         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
5001                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
5002     }
5003
5004     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5005       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
5006       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
5007         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
5008           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
5009           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
5010                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5011           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
5012         }
5013           
5014       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5015         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5016           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
5017           if (RHS->isAllOnesValue()) {
5018             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
5019             return BinaryOperator::CreateSub(
5020                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
5021                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
5022                                           Op0I->getOperand(0));
5023           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
5024             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
5025             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
5026             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
5027
5028           }
5029         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5030           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
5031           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
5032             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
5033             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
5034             // NewRHS.
5035             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
5036             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
5037                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
5038             AddToWorkList(Op0I);
5039             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
5040             I.setOperand(1, NewRHS);
5041             return &I;
5042           }
5043         }
5044       }
5045     }
5046
5047     // Try to fold constant and into select arguments.
5048     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5049       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5050         return R;
5051     if (isa<PHINode>(Op0))
5052       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5053         return NV;
5054   }
5055
5056   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
5057     if (X == Op1)
5058       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5059
5060   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
5061     if (X == Op0)
5062       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5063
5064   
5065   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
5066   if (Op1I) {
5067     Value *A, *B;
5068     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5069       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
5070         Op1I->swapOperands();
5071         I.swapOperands();
5072         std::swap(Op0, Op1);
5073       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
5074         I.swapOperands();     // Simplified below.
5075         std::swap(Op0, Op1);
5076       }
5077     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5078       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
5079         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5080       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
5081         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5082     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
5083       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
5084         Op1I->swapOperands();
5085         std::swap(A, B);
5086       }
5087       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
5088         I.swapOperands();     // Simplified below.
5089         std::swap(Op0, Op1);
5090       }
5091     }
5092   }
5093   
5094   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5095   if (Op0I) {
5096     Value *A, *B;
5097     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
5098       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
5099         std::swap(A, B);
5100       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
5101         Instruction *NotB =
5102           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
5103         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
5104       }
5105     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5106       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
5107         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5108       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
5109         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5110     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
5111       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5112         std::swap(A, B);
5113       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5114           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5115         Instruction *N =
5116           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
5117         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
5118       }
5119     }
5120   }
5121   
5122   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5123   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5124       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5125       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5126       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5127     Instruction *NewOp =
5128       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
5129                                                     Op1I->getOperand(0),
5130                                                     Op0I->getName()), I);
5131     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5132                                   Op1I->getOperand(1));
5133   }
5134     
5135   if (Op0I && Op1I) {
5136     Value *A, *B, *C, *D;
5137     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5138     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5139         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5140       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5141         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5142     }
5143     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5144     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5145         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5146       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5147         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5148     }
5149     
5150     // (A & B)^(C & D)
5151     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5152         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5153         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5154       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5155       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5156       if (A == C)
5157         X = A, Y = B, Z = D;
5158       else if (A == D)
5159         X = A, Y = B, Z = C;
5160       else if (B == C)
5161         X = B, Y = A, Z = D;
5162       else if (B == D)
5163         X = B, Y = A, Z = C;
5164       
5165       if (X) {
5166         Instruction *NewOp =
5167         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
5168         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5169       }
5170     }
5171   }
5172     
5173   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5174   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5175     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5176       return R;
5177
5178   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5179   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5180     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5181       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5182         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5183         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5184             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5185             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5186                               I.getType(), TD) &&
5187             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5188                               I.getType(), TD)) {
5189           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5190                                                          Op1C->getOperand(0),
5191                                                          I.getName());
5192           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
5193           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5194         }
5195       }
5196   }
5197   return Changed ? &I : 0;
5198 }
5199
5200 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5201 /// overflowed for this type.
5202 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5203                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5204   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5205
5206   if (IsSigned)
5207     if (In2->getValue().isNegative())
5208       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5209     else
5210       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5211   else
5212     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5213 }
5214
5215 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5216 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5217 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5218 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5219   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5220   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5221   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5222   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5223
5224   // Build a mask for high order bits.
5225   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5226   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5227
5228   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
5229     Value *Op = GEP->getOperand(i);
5230     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5231     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5232       if (OpC->isZero()) continue;
5233       
5234       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5235       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5236         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5237         
5238         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5239           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5240         else
5241           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5242                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5243                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5244                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5245         continue;
5246       }
5247       
5248       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5249       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5250       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5251       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5252         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5253       else {
5254         // Emit an add instruction.
5255         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5256            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5257                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5258       }
5259       continue;
5260     }
5261     // Convert to correct type.
5262     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5263       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5264         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5265       else
5266         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5267                                                  Op->getName()+".c"), I);
5268     }
5269     if (Size != 1) {
5270       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5271       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5272         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5273       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5274         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5275                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5276     }
5277
5278     // Emit an add instruction.
5279     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5280       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5281                                     cast<Constant>(Result));
5282     else
5283       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5284                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5285   }
5286   return Result;
5287 }
5288
5289
5290 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5291 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5292 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5293 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5294 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5295 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5296 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5297 ///
5298 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5299 /// 
5300 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5301                                           InstCombiner &IC) {
5302   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5303   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5304
5305   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5306   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5307   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5308   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5309   // because the expression will cross zero at the same point.
5310   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5311   int64_t Offset = 0;
5312   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5313     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5314       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5315       if (CI->isZero()) continue;
5316
5317       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5318       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5319         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5320       } else {
5321         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5322         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5323       }
5324     } else {
5325       // Found our variable index.
5326       break;
5327     }
5328   }
5329   
5330   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5331   // evaluate it the general way.
5332   if (i == e) return 0;
5333   
5334   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5335   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5336   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5337   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5338   
5339   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5340   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5341     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5342     if (!CI) return 0;
5343    
5344     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5345     if (CI->isZero()) continue;
5346     
5347     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5348     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5349       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5350     } else {
5351       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5352       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5353     }
5354   }
5355   
5356   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5357   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5358   // the index.
5359   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5360   if (Offset == 0) {
5361     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5362     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5363     // computation crosses zero.
5364     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5365       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5366                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5367     return VariableIdx;
5368   }
5369   
5370   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5371   // the pointer size, so get it.
5372   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5373   
5374   Offset &= PtrSizeMask;
5375   VariableScale &= PtrSizeMask;
5376
5377   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5378   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5379   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5380   // multiple of the variable scale.
5381   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5382   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5383     return 0;
5384
5385   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5386   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5387   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5388     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5389                                               true /*SExt*/, 
5390                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5391   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5392   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5393 }
5394
5395
5396 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5397 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5398 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5399                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5400                                        Instruction &I) {
5401   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5402
5403   // Look through bitcasts.
5404   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5405     RHS = BCI->getOperand(0);
5406
5407   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5408   if (PtrBase == RHS) {
5409     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5410     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5411     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5412     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5413     
5414     // If not, synthesize the offset the hard way.
5415     if (Offset == 0)
5416       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5417     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5418                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5419   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5420     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5421     // compare the base pointer.
5422     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5423       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5424       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5425                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5426       if (IndicesTheSame)
5427         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5428           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5429             IndicesTheSame = false;
5430             break;
5431           }
5432
5433       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5434       if (IndicesTheSame)
5435         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5436                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5437
5438       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5439       // different, bail out.
5440       return 0;
5441     }
5442
5443     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5444     bool AllZeros = true;
5445     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5446       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5447           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5448         AllZeros = false;
5449         break;
5450       }
5451     if (AllZeros)
5452       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5453                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5454
5455     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5456     AllZeros = true;
5457     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5458       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5459           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5460         AllZeros = false;
5461         break;
5462       }
5463     if (AllZeros)
5464       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5465
5466     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5467       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5468       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5469       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5470       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5471         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5472           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5473                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5474             // Irreconcilable differences.
5475             NumDifferences = 2;
5476             break;
5477           } else {
5478             if (NumDifferences++) break;
5479             DiffOperand = i;
5480           }
5481         }
5482
5483       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5484         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5485                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5486                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5487
5488       else if (NumDifferences == 1) {
5489         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5490         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5491         // Make sure we do a signed comparison here.
5492         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5493       }
5494     }
5495
5496     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5497     // the result to fold to a constant!
5498     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5499         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5500       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5501       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5502       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5503       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5504     }
5505   }
5506   return 0;
5507 }
5508
5509 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5510 ///
5511 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5512                                                 Instruction *LHSI,
5513                                                 Constant *RHSC) {
5514   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5515   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5516   
5517   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5518   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5519   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5520   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5521   
5522   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5523   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5524   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5525   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5526   
5527   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5528   if (isa<UIToFPInst>(LHSI))
5529     ++InputSize;
5530   
5531   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5532   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5533     return 0;
5534   
5535   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5536   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5537   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5538   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5539   
5540   ICmpInst::Predicate Pred;
5541   switch (I.getPredicate()) {
5542   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5543   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5544   case FCmpInst::FCMP_OEQ: Pred = ICmpInst::ICMP_EQ; break;
5545   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5546   case FCmpInst::FCMP_OGT: Pred = ICmpInst::ICMP_SGT; break;
5547   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5548   case FCmpInst::FCMP_OGE: Pred = ICmpInst::ICMP_SGE; break;
5549   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5550   case FCmpInst::FCMP_OLT: Pred = ICmpInst::ICMP_SLT; break;
5551   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5552   case FCmpInst::FCMP_OLE: Pred = ICmpInst::ICMP_SLE; break;
5553   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5554   case FCmpInst::FCMP_ONE: Pred = ICmpInst::ICMP_NE; break;
5555   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5556     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5557   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5558     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5559   }
5560   
5561   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5562   
5563   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5564   
5565   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5566   // comparing an i8 to 300.0.
5567   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5568   
5569   // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5570   // and large values. 
5571   APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5572   SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5573                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
5574   if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5575     if (ICmpInst::ICMP_NE || ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5576       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5577     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5578   }
5579   
5580   // See if the RHS value is < SignedMin.
5581   APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5582   SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5583                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
5584   if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5585     if (ICmpInst::ICMP_NE || ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5586       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5587     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5588   }
5589
5590   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] but
5591   // it may still be fractional.  See if it is fractional by casting the FP
5592   // value to the integer value and back, checking for equality.  Don't do this
5593   // for zero, because -0.0 is not fractional.
5594   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5595   if (!RHS.isZero() &&
5596       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5597     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
5598     // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
5599     // zero at this point.
5600     switch (Pred) {
5601     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5602     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5603       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5604     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5605       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5606     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5607       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5608       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5609       if (RHS.isNegative())
5610         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5611       break;
5612     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5613       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5614       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5615       if (!RHS.isNegative())
5616         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5617       break;
5618     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5619       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5620       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5621       if (RHS.isNegative())
5622         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5623       break;
5624     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5625       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5626       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5627       if (!RHS.isNegative())
5628         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5629       break;
5630     }
5631   }
5632
5633   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5634   // comparison.
5635   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5636 }
5637
5638 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5639   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5640   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5641
5642   // Fold trivial predicates.
5643   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5644     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5645   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5646     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5647   
5648   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5649   if (Op0 == Op1) {
5650     switch (I.getPredicate()) {
5651     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5652     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5653     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5654     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5655       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5656     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5657     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5658     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5659       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5660       
5661     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5662     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5663     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5664     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5665       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5666       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5667       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5668       return &I;
5669       
5670     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5671     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5672     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5673     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5674       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5675       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5676       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5677       return &I;
5678     }
5679   }
5680     
5681   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5682     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5683
5684   // Handle fcmp with constant RHS
5685   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5686     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5687     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5688       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5689         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5690           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5691         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5692                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5693         // True if unordered.
5694         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5695       }
5696     }
5697     
5698     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5699       switch (LHSI->getOpcode()) {
5700       case Instruction::PHI:
5701         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5702           return NV;
5703         break;
5704       case Instruction::SIToFP:
5705       case Instruction::UIToFP:
5706         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5707           return NV;
5708         break;
5709       case Instruction::Select:
5710         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5711         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5712         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5713         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5714         if (LHSI->hasOneUse()) {
5715           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5716             // Fold the known value into the constant operand.
5717             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5718             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5719             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5720                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5721                                                       I.getName()), I);
5722           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5723             // Fold the known value into the constant operand.
5724             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5725             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5726             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5727                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5728                                                       I.getName()), I);
5729           }
5730         }
5731
5732         if (Op1)
5733           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5734         break;
5735       }
5736   }
5737
5738   return Changed ? &I : 0;
5739 }
5740
5741 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5742   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5743   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5744   const Type *Ty = Op0->getType();
5745
5746   // icmp X, X
5747   if (Op0 == Op1)
5748     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5749                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5750
5751   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5752     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5753   
5754   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5755   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5756   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5757        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5758       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5759        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5760     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5761                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5762
5763   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5764   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5765     switch (I.getPredicate()) {
5766     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5767     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
5768       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5769       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5770       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5771     }
5772     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
5773       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5774
5775     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5776     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5777       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
5778       // FALL THROUGH
5779     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5780     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
5781       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5782       InsertNewInstBefore(Not, I);
5783       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5784     }
5785     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5786     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5787       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
5788       // FALL THROUGH
5789     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5790     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
5791       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5792       InsertNewInstBefore(Not, I);
5793       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5794     }
5795     }
5796   }
5797
5798   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5799   // can be folded into the comparison.
5800   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5801       Value *A, *B;
5802     
5803     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5804     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5805         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5806       // (icmp cond A B) if cond is equality
5807       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5808     }
5809     
5810     switch (I.getPredicate()) {
5811     default: break;
5812     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
5813       if (CI->isMinValue(false))
5814         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5815       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
5816         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
5817       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
5818         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5819       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5820       if (CI->isMinValue(true))
5821         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5822                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5823           
5824       break;
5825
5826     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5827       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
5828         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5829       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
5830         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5831       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
5832         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5833       break;
5834
5835     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5836       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
5837         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5838       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
5839         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5840       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
5841         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5842         
5843       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5844       if (CI->isMaxValue(true))
5845         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5846                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5847       break;
5848
5849     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5850       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
5851         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5852       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
5853         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5854       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
5855         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5856       break;
5857
5858     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5859       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5860         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5861       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
5862         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5863       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
5864         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5865       break;
5866
5867     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5868       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5869         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5870       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
5871         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5872       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
5873         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5874       break;
5875
5876     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5877       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5878         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5879       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
5880         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5881       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5882         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5883       break;
5884
5885     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5886       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5887         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5888       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5889         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5890       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5891         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5892       break;
5893     }
5894
5895     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5896     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5897     // already been handled above, this requires little checking.
5898     //
5899     switch (I.getPredicate()) {
5900     default: break;
5901     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
5902       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5903     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5904       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5905     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5906       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5907     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5908       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5909     }
5910     
5911     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5912     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
5913     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5914     
5915     bool UnusedBit;
5916     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5917     
5918     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5919     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5920     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5921                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5922                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5923                              KnownZero, KnownOne, 0))
5924       return &I;
5925         
5926     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5927     // in.
5928     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
5929       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5930       // EQ and NE we use unsigned values.
5931       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5932       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
5933       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5934         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5935                                                Max);
5936       } else {
5937         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5938                                                  Max);
5939       }
5940       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5941       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5942       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5943         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5944           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5945         break;
5946       case ICmpInst::ICMP_NE:
5947         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5948           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5949         break;
5950       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5951         if (Max.ult(RHSVal))
5952           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5953         if (Min.uge(RHSVal))
5954           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5955         break;
5956       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5957         if (Min.ugt(RHSVal))
5958           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5959         if (Max.ule(RHSVal))
5960           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5961         break;
5962       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5963         if (Max.slt(RHSVal))
5964           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5965         if (Min.sgt(RHSVal))
5966           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5967         break;
5968       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5969         if (Min.sgt(RHSVal))
5970           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5971         if (Max.sle(RHSVal))
5972           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5973         break;
5974       }
5975     }
5976           
5977     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5978     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5979     // instruction can be folded into the icmp 
5980     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5981       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5982         return Res;
5983   }
5984
5985   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5986   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5987     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5988       switch (LHSI->getOpcode()) {
5989       case Instruction::GetElementPtr:
5990         if (RHSC->isNullValue()) {
5991           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5992           bool isAllZeros = true;
5993           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5994             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5995                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5996               isAllZeros = false;
5997               break;
5998             }
5999           if (isAllZeros)
6000             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6001                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
6002         }
6003         break;
6004
6005       case Instruction::PHI:
6006         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6007           return NV;
6008         break;
6009       case Instruction::Select: {
6010         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6011         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6012         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6013         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6014         if (LHSI->hasOneUse()) {
6015           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6016             // Fold the known value into the constant operand.
6017             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6018             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6019             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6020                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
6021                                                    I.getName()), I);
6022           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6023             // Fold the known value into the constant operand.
6024             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6025             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6026             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6027                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
6028                                                    I.getName()), I);
6029           }
6030         }
6031
6032         if (Op1)
6033           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6034         break;
6035       }
6036       case Instruction::Malloc:
6037         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6038         // can assume it is successful and remove the malloc.
6039         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6040           AddToWorkList(LHSI);
6041           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6042                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
6043         }
6044         break;
6045       }
6046   }
6047
6048   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6049   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
6050     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6051       return NI;
6052   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
6053     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6054                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6055       return NI;
6056
6057   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6058   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6059   // now.
6060   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6061     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6062         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6063       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6064       // operand, where it can often be eliminated completely.
6065       Op0 = CI->getOperand(0);
6066
6067       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6068       // so eliminate it as well.
6069       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6070         Op1 = CI2->getOperand(0);
6071
6072       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6073       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6074         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6075           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6076         } else {
6077           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6078           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
6079         }
6080       }
6081       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6082     }
6083   }
6084   
6085   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6086     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6087     // This comes up when you have code like
6088     //   int X = A < B;
6089     //   if (X) ...
6090     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6091     // with a constant or another cast from the same type.
6092     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6093       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6094         return R;
6095   }
6096   
6097   // ~x < ~y --> y < x
6098   { Value *A, *B;
6099     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6100         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6101       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6102   }
6103   
6104   if (I.isEquality()) {
6105     Value *A, *B, *C, *D;
6106     
6107     // -x == -y --> x == y
6108     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6109         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6110       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6111     
6112     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6113       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6114         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6115         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6116                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6117       }
6118
6119       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6120         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6121         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
6122           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
6123             if (Op1->hasOneUse()) {
6124               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6125               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6126               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6127                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
6128             }
6129         
6130         // A^B == A^D -> B == D
6131         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6132         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6133         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6134         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6135       }
6136     }
6137     
6138     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6139         (A == Op0 || B == Op0)) {
6140       // A == (A^B)  ->  B == 0
6141       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6142       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6143                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6144     }
6145     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
6146       // (A-B) == A  ->  B == 0
6147       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6148                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6149     }
6150     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
6151       // A == (A-B)  ->  B == 0
6152       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6153                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6154     }
6155     
6156     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6157     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6158         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6159         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6160       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6161       
6162       if (A == C) {
6163         X = B; Y = D; Z = A;
6164       } else if (A == D) {
6165         X = B; Y = C; Z = A;
6166       } else if (B == C) {
6167         X = A; Y = D; Z = B;
6168       } else if (B == D) {
6169         X = A; Y = C; Z = B;
6170       }
6171       
6172       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6173         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6174         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6175         I.setOperand(0, Op1);
6176         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6177         return &I;
6178       }
6179     }
6180   }
6181   return Changed ? &I : 0;
6182 }
6183
6184
6185 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6186 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6187 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6188                                           ConstantInt *DivRHS) {
6189   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6190   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6191   
6192   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6193   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6194   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6195   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6196   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6197   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6198   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6199   // if it finds it. 
6200   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6201   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6202     return 0;
6203   if (DivRHS->isZero())
6204     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6205
6206   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6207   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6208   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6209   // instead of computing a divide. 
6210   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6211
6212   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6213   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6214   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6215   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6216                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6217
6218   // Get the ICmp opcode
6219   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6220
6221   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6222   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6223   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6224   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6225   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6226   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6227   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6228   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6229   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6230   
6231   
6232   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6233     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6234     LoBound = Prod;
6235     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6236     if (!HiOverflow)
6237       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6238   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6239     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6240       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6241       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6242       HiBound = DivRHS;
6243     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6244       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6245       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6246       if (!HiOverflow)
6247         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6248     } else {                       // (X / pos) op neg
6249       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6250       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
6251       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
6252                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
6253       HiBound = AddOne(Prod);
6254       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6255     }
6256   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6257     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6258       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6259       LoBound = AddOne(DivRHS);
6260       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6261       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6262         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6263         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6264       }
6265     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6266       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6267       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6268       if (!LoOverflow)
6269         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
6270       HiBound = AddOne(Prod);
6271     } else {                       // (X / neg) op neg
6272       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6273       LoBound = Prod;
6274       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
6275       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
6276     }
6277     
6278     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6279     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6280   }
6281
6282   Value *X = DivI->getOperand(0);
6283   switch (Pred) {
6284   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6285   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6286     if (LoOverflow && HiOverflow)
6287       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6288     else if (HiOverflow)
6289       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6290                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6291     else if (LoOverflow)
6292       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6293                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6294     else
6295       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6296   case ICmpInst::ICMP_NE:
6297     if (LoOverflow && HiOverflow)
6298       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6299     else if (HiOverflow)
6300       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6301                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6302     else if (LoOverflow)
6303       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6304                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6305     else
6306       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6307   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6308   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6309     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6310       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6311     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6312       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6313     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6314   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6315   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6316     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6317       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6318     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6319       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6320     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6321       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6322     else
6323       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6324   }
6325 }
6326
6327
6328 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6329 ///
6330 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6331                                                           Instruction *LHSI,
6332                                                           ConstantInt *RHS) {
6333   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6334   
6335   switch (LHSI->getOpcode()) {
6336   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6337     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6338       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6339       // fold the xor.
6340       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6341           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6342         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6343         
6344         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6345         // the operation, just stop using the Xor.
6346         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6347           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6348           AddToWorkList(LHSI);
6349           return &ICI;
6350         }
6351         
6352         // Was the old condition true if the operand is positive?
6353         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6354         
6355         // If so, the new one isn't.
6356         isTrueIfPositive ^= true;
6357         
6358         if (isTrueIfPositive)
6359           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6360         else
6361           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6362       }
6363     }
6364     break;
6365   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6366     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6367         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6368       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6369       
6370       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6371       // and/compare to be the input width without changing the value
6372       // produced, eliminating a cast.
6373       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6374         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6375         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6376         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6377         // bit would not work.
6378         if (Cast->hasOneUse() &&
6379             (ICI.isEquality() ||
6380              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6381           uint32_t BitWidth = 
6382             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6383           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6384           NewCST.zext(BitWidth);
6385           APInt NewCI = RHSV;
6386           NewCI.zext(BitWidth);
6387           Instruction *NewAnd = 
6388             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6389                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6390           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6391           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6392                               ConstantInt::get(NewCI));
6393         }
6394       }
6395       
6396       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6397       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6398       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6399       // access.
6400       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6401       if (Shift && !Shift->isShift())
6402         Shift = 0;
6403       
6404       ConstantInt *ShAmt;
6405       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6406       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6407       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6408       
6409       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6410       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6411       // rights, as they sign-extend.
6412       if (ShAmt) {
6413         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6414         if (!CanFold) {
6415           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6416           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6417           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6418           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6419           
6420           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6421           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6422                AndCST->getValue()) == 0)
6423             CanFold = true;
6424         }
6425         
6426         if (CanFold) {
6427           Constant *NewCst;
6428           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6429             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6430           else
6431             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6432           
6433           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6434           // compared.
6435           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6436             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6437             // As a special case, check to see if this means that the
6438             // result is always true or false now.
6439             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6440               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6441             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6442               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6443           } else {
6444             ICI.setOperand(1, NewCst);
6445             Constant *NewAndCST;
6446             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6447               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6448             else
6449               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6450             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6451             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6452             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6453             AddUsesToWorkList(ICI);
6454             return &ICI;
6455           }
6456         }
6457       }
6458       
6459       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6460       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6461       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6462       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6463           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6464           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6465         // Compute C << Y.
6466         Value *NS;
6467         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6468           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6469                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6470         } else {
6471           // Insert a logical shift.
6472           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6473                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6474         }
6475         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6476         
6477         // Compute X & (C << Y).
6478         Instruction *NewAnd = 
6479           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6480         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6481         
6482         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6483         return &ICI;
6484       }
6485     }
6486     break;
6487     
6488   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6489     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6490     if (!ShAmt) break;
6491     
6492     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6493     
6494     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6495     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6496     // simplified.
6497     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6498       break;
6499     
6500     if (ICI.isEquality()) {
6501       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6502       // comparison cannot succeed.
6503       Constant *Comp =
6504         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6505       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6506         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6507         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6508         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6509       }
6510       
6511       if (LHSI->hasOneUse()) {
6512         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6513         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6514         Constant *Mask =
6515           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6516         
6517         Instruction *AndI =
6518           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6519                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6520         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6521         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6522                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6523       }
6524     }
6525     
6526     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6527     bool TrueIfSigned = false;
6528     if (LHSI->hasOneUse() &&
6529         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6530       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6531       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6532                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6533       Instruction *AndI =
6534         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6535                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6536       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6537       
6538       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6539                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6540     }
6541     break;
6542   }
6543     
6544   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6545   case Instruction::AShr: {
6546     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6547     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6548     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6549
6550     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6551     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6552     // simplified.
6553     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6554     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6555       break;
6556     
6557     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6558       
6559     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6560     // comparison cannot succeed.
6561     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6562     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6563       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6564     else
6565       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6566     
6567     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6568       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6569       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6570       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6571     }
6572     
6573     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6574     // If so, we can compare against the unshifted value:
6575     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6576     if (LHSI->hasOneUse() &&
6577         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6578                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6579       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6580                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6581     }
6582       
6583     if (LHSI->hasOneUse()) {
6584       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6585       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6586       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6587       
6588       Instruction *AndI =
6589         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6590                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6591       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6592       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6593                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6594     }
6595     break;
6596   }
6597     
6598   case Instruction::SDiv:
6599   case Instruction::UDiv:
6600     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6601     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6602     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6603     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6604     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6605     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6606     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6607       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6608                                           DivRHS))
6609         return R;
6610     break;
6611
6612   case Instruction::Add:
6613     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6614
6615     if (!ICI.isEquality()) {
6616       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6617       if (!LHSC) break;
6618       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6619
6620       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6621                             .subtract(LHSV);
6622
6623       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6624         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6625           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6626                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6627         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6628           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6629                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6630         }
6631       } else {
6632         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6633           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6634                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6635         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6636           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6637                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6638         }
6639       }
6640     }
6641     break;
6642   }
6643   
6644   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6645   if (ICI.isEquality()) {
6646     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6647     
6648     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6649     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6650     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6651       switch (BO->getOpcode()) {
6652       case Instruction::SRem:
6653         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6654         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6655           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6656           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6657             Instruction *NewRem =
6658               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6659                                          BO->getName());
6660             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6661             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6662                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6663           }
6664         }
6665         break;
6666       case Instruction::Add:
6667         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6668         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6669           if (BO->hasOneUse())
6670             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6671                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6672         } else if (RHSV == 0) {
6673           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6674           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6675           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6676           
6677           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6678             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6679           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6680             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6681           else if (BO->hasOneUse()) {
6682             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6683             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6684             Neg->takeName(BO);
6685             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6686           }
6687         }
6688         break;
6689       case Instruction::Xor:
6690         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6691         // the explicit xor.
6692         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6693           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6694                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6695         
6696         // FALLTHROUGH
6697       case Instruction::Sub:
6698         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6699         if (RHSV == 0)
6700           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6701                               BO->getOperand(1));
6702         break;
6703         
6704       case Instruction::Or:
6705         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6706         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6707         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6708           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6709           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6710             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6711                                                              isICMP_NE));
6712         }
6713         break;
6714         
6715       case Instruction::And:
6716         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6717           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6718           // comparison can never succeed!
6719           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6720             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6721                                                              isICMP_NE));
6722           
6723           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6724           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6725             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6726                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6727                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6728           
6729           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6730           if (isSignBit(BOC)) {
6731             Value *X = BO->getOperand(0);
6732             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6733             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6734               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6735             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6736           }
6737           
6738           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6739           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6740             Value *X = BO->getOperand(0);
6741             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6742             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6743               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6744             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6745           }
6746         }
6747       default: break;
6748       }
6749     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6750       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6751       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6752         AddToWorkList(II);
6753         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6754         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6755         return &ICI;
6756       }
6757     }
6758   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6759             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6760             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6761     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6762       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6763       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6764       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6765       if (SrcTy->isInteger() && 
6766           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6767         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6768         // smaller constant values.
6769         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6770           // X u< 128 => X s> -1
6771           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6772                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6773         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6774                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6775           // X u> 127 => X s< 0
6776           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6777                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6778         }
6779       }
6780     }
6781   }
6782   return 0;
6783 }
6784
6785 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6786 /// We only handle extending casts so far.
6787 ///
6788 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6789   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6790   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6791   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6792   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6793   Value *RHSCIOp;
6794
6795   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6796   // integer type is the same size as the pointer type.
6797   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6798       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6799          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6800     Value *RHSOp = 0;
6801     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6802       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6803     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6804       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6805       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6806       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6807         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6808     }
6809
6810     if (RHSOp)
6811       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6812   }
6813   
6814   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6815   // Enforce this.
6816   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6817       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6818     return 0;
6819
6820   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6821   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6822
6823   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6824     // Not an extension from the same type?
6825     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6826     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6827       return 0;
6828     
6829     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6830     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6831     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6832       return 0;
6833
6834     // Deal with equality cases early.
6835     if (ICI.isEquality())
6836       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6837
6838     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6839     // signed comparison.
6840     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6841       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6842
6843     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6844     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6845   }
6846
6847   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6848   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6849   if (!CI)
6850     return 0;
6851
6852   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6853   // reextended to DestTy.
6854   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6855   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6856
6857   // If the re-extended constant didn't change...
6858   if (Res2 == CI) {
6859     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6860     // For example, we might have:
6861     //    %A = sext short %X to uint
6862     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6863     // It is incorrect to transform this into 
6864     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6865     // because %A may have negative value. 
6866     //
6867     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
6868     // OR operation is EQ/NE.
6869     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
6870       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6871     else
6872       return 0;
6873   }
6874
6875   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6876   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6877
6878   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6879   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6880   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6881     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6882   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6883     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6884
6885   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6886   // should have been folded away previously and not enter in here.
6887   Value *Result;
6888   if (isSignedCmp) {
6889     // We're performing a signed comparison.
6890     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6891       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6892     else
6893       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6894   } else {
6895     // We're performing an unsigned comparison.
6896     if (isSignedExt) {
6897       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6898       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6899       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6900       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6901                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6902     } else {
6903       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6904       Result = ConstantInt::getTrue();
6905     }
6906   }
6907
6908   // Finally, return the value computed.
6909   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6910       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6911     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6912   } else {
6913     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6914             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6915            "ICmp should be folded!");
6916     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6917       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6918     else
6919       return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6920   }
6921 }
6922
6923 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6924   return commonShiftTransforms(I);
6925 }
6926
6927 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6928   return commonShiftTransforms(I);
6929 }
6930
6931 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6932   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6933     return R;
6934   
6935   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6936   
6937   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6938   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6939     if (CSI->isAllOnesValue())
6940       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6941   
6942   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6943   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
6944                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6945     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6946   
6947   return 0;
6948 }
6949
6950 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6951   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6952   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6953
6954   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6955   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6956   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6957       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6958     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6959   
6960   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6961     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6962       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6963     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6964       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6965   }
6966   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6967     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6968       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6969     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6970       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6971   }
6972
6973   // Try to fold constant and into select arguments.
6974   if (isa<Constant>(Op0))
6975     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6976       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6977         return R;
6978
6979   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6980     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6981       return Res;
6982   return 0;
6983 }
6984
6985 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6986                                                BinaryOperator &I) {
6987   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6988
6989   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6990   // purpose is to compute bits we don't care about.
6991   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6992   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6993   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6994                            KnownZero, KnownOne))
6995     return &I;
6996   
6997   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6998   // of a signed value.
6999   //
7000   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7001     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7002       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7003     else {
7004       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7005       return &I;
7006     }
7007   }
7008   
7009   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7010   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7011     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7012       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7013         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7014                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7015   
7016   // Try to fold constant and into select arguments.
7017   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7018     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7019       return R;
7020   if (isa<PHINode>(Op0))
7021     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7022       return NV;
7023   
7024   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7025   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7026     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7027     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7028     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7029     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7030     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7031     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7032     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7033         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7034       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7035       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7036       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
7037                                                 I.getName());
7038       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7039
7040       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7041       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7042       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7043       // other xforms later if dead.
7044       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7045       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7046       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7047       
7048       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7049       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7050       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7051       // mask as appropriate.
7052       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7053         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7054       else {
7055         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7056         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7057       }
7058
7059       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
7060                                                    TI->getName());
7061       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
7062
7063       // Return the value truncated to the interesting size.
7064       return new TruncInst(And, I.getType());
7065     }
7066   }
7067   
7068   if (Op0->hasOneUse()) {
7069     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7070       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7071       Value *V1, *V2;
7072       ConstantInt *CC;
7073       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7074         default: break;
7075         case Instruction::Add:
7076         case Instruction::And:
7077         case Instruction::Or:
7078         case Instruction::Xor: {
7079           // These operators commute.
7080           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7081           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7082               match(Op0BO->getOperand(1),
7083                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
7084             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7085                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7086                                             Op0BO->getName());
7087             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7088             Instruction *X = 
7089               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7090                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7091             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7092             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7093             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7094                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7095           }
7096           
7097           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7098           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7099           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7100               match(Op0BOOp1, 
7101                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
7102               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7103               V2 == Op1) {
7104             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7105                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7106                                                      Op0BO->getName());
7107             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7108             Instruction *XM =
7109               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7110                                         V1->getName()+".mask");
7111             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7112             
7113             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7114           }
7115         }
7116           
7117         // FALL THROUGH.
7118         case Instruction::Sub: {
7119           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7120           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7121               match(Op0BO->getOperand(0),
7122                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
7123             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7124                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7125                                                      Op0BO->getName());
7126             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7127             Instruction *X =
7128               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7129                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7130             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7131             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7132             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7133                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7134           }
7135           
7136           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7137           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7138               match(Op0BO->getOperand(0),
7139                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7140                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7141               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7142                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7143             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7144                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7145                                                      Op0BO->getName());
7146             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7147             Instruction *XM =
7148               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7149                                         V1->getName()+".mask");
7150             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7151             
7152             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7153           }
7154           
7155           break;
7156         }
7157       }
7158       
7159       
7160       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7161       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7162       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7163         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7164         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7165         
7166         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7167           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7168           case Instruction::Add:
7169             isValid = isLeftShift;
7170             break;
7171           case Instruction::Or:
7172           case Instruction::Xor:
7173             highBitSet = false;
7174             break;
7175           case Instruction::And:
7176             highBitSet = true;
7177             break;
7178         }
7179         
7180         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7181         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7182         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7183         // the constant which would cause it to be modified for this
7184         // operation.
7185         //
7186         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7187           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7188         
7189         if (isValid) {
7190           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7191           
7192           Instruction *NewShift =
7193             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7194           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7195           NewShift->takeName(Op0BO);
7196           
7197           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7198                                         NewRHS);
7199         }
7200       }
7201     }
7202   }
7203   
7204   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7205   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7206   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7207     ShiftOp = 0;
7208   
7209   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7210     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7211     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7212     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7213     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7214     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7215     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7216     
7217     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7218     if (AmtSum > TypeBits)
7219       AmtSum = TypeBits;
7220     
7221     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7222     
7223     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7224     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7225       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7226                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7227     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7228                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7229       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7230       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7231     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7232                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7233       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7234       Instruction *Shift =
7235         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7236       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7237
7238       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7239       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7240     }
7241     
7242     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7243     // right.  See if the amounts are equal.
7244     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7245       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7246       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7247         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7248         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7249       }
7250       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7251       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7252         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7253         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7254       }
7255       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7256       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7257       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7258       // generators.
7259       const Type *SExtType = 0;
7260       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7261       case 1  :
7262       case 8  :
7263       case 16 :
7264       case 32 :
7265       case 64 :
7266       case 128:
7267         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7268         break;
7269       default: break;
7270       }
7271       if (SExtType) {
7272         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7273         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7274         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7275       }
7276       // Otherwise, we can't handle it yet.
7277     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7278       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7279       
7280       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7281       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7282         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7283                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7284         Instruction *Shift =
7285           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7286         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7287         
7288         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7289         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7290       }
7291       
7292       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7293       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7294         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7295         Instruction *Shift =
7296           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7297         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7298         
7299         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7300         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7301       }
7302       
7303       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7304     } else {
7305       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7306       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7307
7308       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7309       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7310         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7311                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7312         Instruction *Shift =
7313           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7314                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7315         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7316         
7317         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7318         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7319       }
7320       
7321       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7322       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7323         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7324         Instruction *Shift =
7325           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7326         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7327         
7328         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7329         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7330       }
7331       
7332       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7333     }
7334   }
7335   return 0;
7336 }
7337
7338
7339 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7340 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7341 /// X*Scale+Offset.
7342 ///
7343 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7344                                         int &Offset) {
7345   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7346   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7347     Offset = CI->getZExtValue();
7348     Scale  = 0;
7349     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7350   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7351     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7352       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7353         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7354         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7355         Offset = 0;
7356         return I->getOperand(0);
7357       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7358         // This value is scaled by 'RHS'.
7359         Scale = RHS->getZExtValue();
7360         Offset = 0;
7361         return I->getOperand(0);
7362       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7363         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7364         // where C1 is divisible by C2.
7365         unsigned SubScale;
7366         Value *SubVal = 
7367           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7368         Offset += RHS->getZExtValue();
7369         Scale = SubScale;
7370         return SubVal;
7371       }
7372     }
7373   }
7374
7375   // Otherwise, we can't look past this.
7376   Scale = 1;
7377   Offset = 0;
7378   return Val;
7379 }
7380
7381
7382 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7383 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7384 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7385                                                    AllocationInst &AI) {
7386   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7387   
7388   // Remove any uses of AI that are dead.
7389   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7390   
7391   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7392     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7393     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7394       while (UI != E && *UI == User)
7395         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7396       
7397       ++NumDeadInst;
7398       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7399       EraseInstFromFunction(*User);
7400     }
7401   }
7402   
7403   // Get the type really allocated and the type casted to.
7404   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7405   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7406   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7407
7408   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7409   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7410   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7411
7412   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7413   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7414   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7415   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7416
7417   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7418   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7419   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7420
7421   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7422   // size argument.
7423   unsigned ArraySizeScale;
7424   int ArrayOffset;
7425   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7426     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7427  
7428   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7429   // do the xform.
7430   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7431       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7432
7433   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7434   Value *Amt = 0;
7435   if (Scale == 1) {
7436     Amt = NumElements;
7437   } else {
7438     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7439     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7440     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7441       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7442     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7443     else if (Scale != 1) {
7444       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7445       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7446     }
7447   }
7448   
7449   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7450     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7451     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7452     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7453   }
7454   
7455   AllocationInst *New;
7456   if (isa<MallocInst>(AI))
7457     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7458   else
7459     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7460   InsertNewInstBefore(New, AI);
7461   New->takeName(&AI);
7462   
7463   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7464   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7465   // die soon.
7466   if (!AI.hasOneUse()) {
7467     AddUsesToWorkList(AI);
7468     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7469     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7470     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7471     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7472     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7473   }
7474   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7475 }
7476
7477 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7478 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7479 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7480 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7481 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7482 ///
7483 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7484 /// extension operation if Ty is larger.
7485 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7486                                               unsigned CastOpc,
7487                                               int &NumCastsRemoved) {
7488   // We can always evaluate constants in another type.
7489   if (isa<ConstantInt>(V))
7490     return true;
7491   
7492   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7493   if (!I) return false;
7494   
7495   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7496   
7497   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7498   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7499     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7500     // it, and this will remove a cast overall.
7501     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7502       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7503       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7504       // casts first.
7505       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
7506         ++NumCastsRemoved;
7507       return true;
7508     }
7509   }
7510
7511   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7512   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7513   if (!I->hasOneUse()) return false;
7514
7515   switch (I->getOpcode()) {
7516   case Instruction::Add:
7517   case Instruction::Sub:
7518   case Instruction::And:
7519   case Instruction::Or:
7520   case Instruction::Xor:
7521     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7522     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7523                                       NumCastsRemoved) &&
7524            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7525                                       NumCastsRemoved);
7526
7527   case Instruction::Mul:
7528     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
7529     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
7530            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7531                                       NumCastsRemoved) &&
7532            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7533                                       NumCastsRemoved);
7534
7535   case Instruction::Shl:
7536     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7537     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7538     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7539       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7540       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7541           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7542         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7543                                           NumCastsRemoved);
7544     }
7545     break;
7546   case Instruction::LShr:
7547     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7548     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7549     // already zeros.
7550     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7551       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7552       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7553       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7554           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7555             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7556           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7557         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7558                                           NumCastsRemoved);
7559       }
7560     }
7561     break;
7562   case Instruction::ZExt:
7563   case Instruction::SExt:
7564   case Instruction::Trunc:
7565     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7566     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7567     // of casts in the input.
7568     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7569       return true;
7570     
7571     break;
7572   default:
7573     // TODO: Can handle more cases here.
7574     break;
7575   }
7576   
7577   return false;
7578 }
7579
7580 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7581 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7582 /// evaluate the expression.
7583 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7584                                              bool isSigned) {
7585   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7586     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7587
7588   // Otherwise, it must be an instruction.
7589   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7590   Instruction *Res = 0;
7591   switch (I->getOpcode()) {
7592   case Instruction::Add:
7593   case Instruction::Sub:
7594   case Instruction::Mul:
7595   case Instruction::And:
7596   case Instruction::Or:
7597   case Instruction::Xor:
7598   case Instruction::AShr:
7599   case Instruction::LShr:
7600   case Instruction::Shl: {
7601     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7602     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7603     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7604                                  LHS, RHS, I->getName());
7605     break;
7606   }    
7607   case Instruction::Trunc:
7608   case Instruction::ZExt:
7609   case Instruction::SExt:
7610     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7611     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7612     // new.
7613     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7614       return I->getOperand(0);
7615     
7616     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
7617     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7618                            Ty, I->getName());
7619     break;
7620   default: 
7621     // TODO: Can handle more cases here.
7622     assert(0 && "Unreachable!");
7623     break;
7624   }
7625   
7626   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7627 }
7628
7629 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7630 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7631   Value *Src = CI.getOperand(0);
7632
7633   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7634   // eliminate it now.
7635   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7636     if (Instruction::CastOps opc = 
7637         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7638       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7639       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7640       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7641     }
7642   }
7643
7644   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7645   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7646     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7647       return NV;
7648
7649   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7650   if (isa<PHINode>(Src))
7651     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7652       return NV;
7653   
7654   return 0;
7655 }
7656
7657 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7658 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7659   Value *Src = CI.getOperand(0);
7660   
7661   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7662     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7663     // this into a cast of the original pointer!
7664     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7665       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7666       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7667       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7668       AddToWorkList(GEP);
7669       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7670       return &CI;
7671     }
7672     
7673     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7674     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7675     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7676     // non-type-safe code.
7677     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7678       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7679         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7680         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7681         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7682         
7683         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7684         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7685         const Type *GEPIdxTy =
7686           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7687         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7688           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7689           
7690           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7691           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7692           // is something like [0 x {int, int}]
7693           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7694           int64_t FirstIdx = 0;
7695           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7696             FirstIdx = Offset/TySize;
7697             Offset %= TySize;
7698           
7699             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7700             if (Offset < 0) {
7701               --FirstIdx;
7702               Offset += TySize;
7703               assert(Offset >= 0);
7704             }
7705             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7706           }
7707           
7708           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7709
7710           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7711           while (Offset) {
7712             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7713               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7714               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7715                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7716                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7717               
7718                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7719                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7720               } else {
7721                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7722                 Offset = 0;
7723                 OrigBase = 0;
7724               }
7725             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7726               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7727               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7728                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7729                 Offset %= EltSize;
7730               } else {
7731                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7732               }
7733               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7734             } else {
7735               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7736               Offset = 0;
7737               OrigBase = 0;
7738             }
7739           }
7740           if (OrigBase) {
7741             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7742             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7743             // two.
7744             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7745                                                           NewIndices.begin(),
7746                                                           NewIndices.end(), "");
7747             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7748             NGEP->takeName(GEP);
7749             
7750             if (isa<BitCastInst>(CI))
7751               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7752             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7753             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7754           }
7755         }
7756       }      
7757     }
7758   }
7759     
7760   return commonCastTransforms(CI);
7761 }
7762
7763
7764
7765 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7766 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7767 /// cases.
7768 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7769 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7770   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7771     return Result;
7772
7773   Value *Src = CI.getOperand(0);
7774   const Type *SrcTy = Src->getType();
7775   const Type *DestTy = CI.getType();
7776   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7777   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7778
7779   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7780   // purpose is to compute bits we don't care about.
7781   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7782   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7783                            KnownZero, KnownOne))
7784     return &CI;
7785
7786   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7787   // can't do anything more. 
7788   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7789   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7790     return 0;
7791
7792   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7793   int NumCastsRemoved = 0;
7794   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7795       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7796                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7797     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7798     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7799     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7800     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7801     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7802     // require that two casts have been eliminated.
7803     bool DoXForm;
7804     switch (CI.getOpcode()) {
7805     default:
7806       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7807       // get here because of the check above.
7808       assert(0 && "Unknown cast type");
7809     case Instruction::Trunc:
7810       DoXForm = true;
7811       break;
7812     case Instruction::ZExt:
7813       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7814       break;
7815     case Instruction::SExt:
7816       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7817       break;
7818     }
7819     
7820     if (DoXForm) {
7821       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7822                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7823       assert(Res->getType() == DestTy);
7824       switch (CI.getOpcode()) {
7825       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7826       case Instruction::Trunc:
7827       case Instruction::BitCast:
7828         // Just replace this cast with the result.
7829         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7830       case Instruction::ZExt: {
7831         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7832         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7833         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7834                                                             SrcBitSize));
7835         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7836       }
7837       case Instruction::SExt:
7838         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7839         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7840             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7841                              CI), DestTy);
7842       }
7843     }
7844   }
7845   
7846   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7847   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7848
7849   switch (SrcI->getOpcode()) {
7850   case Instruction::Add:
7851   case Instruction::Mul:
7852   case Instruction::And:
7853   case Instruction::Or:
7854   case Instruction::Xor:
7855     // If we are discarding information, rewrite.
7856     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7857       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7858       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7859       // only be converting signedness, which is a noop.
7860       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7861           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7862           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7863         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7864         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7865         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7866         return BinaryOperator::Create(
7867             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7868       }
7869     }
7870
7871     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7872     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7873         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7874         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7875         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7876       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7877       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7878     }
7879     break;
7880   case Instruction::SDiv:
7881   case Instruction::UDiv:
7882   case Instruction::SRem:
7883   case Instruction::URem:
7884     // If we are just changing the sign, rewrite.
7885     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7886       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7887       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7888       // only be converting signedness, which is a noop.
7889       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7890           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7891         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7892                                               Op0, DestTy, SrcI);
7893         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7894                                               Op1, DestTy, SrcI);
7895         return BinaryOperator::Create(
7896           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7897       }
7898     }
7899     break;
7900
7901   case Instruction::Shl:
7902     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7903     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7904     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7905     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7906     // in the value.
7907     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7908         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7909       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7910           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7911       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7912       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7913       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7914     }
7915     break;
7916   case Instruction::AShr:
7917     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7918     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7919     // simplifications.
7920     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7921         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7922       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7923       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7924         // Insert the new logical shift right.
7925         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7926       }
7927     }
7928     break;
7929   }
7930   return 0;
7931 }
7932
7933 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7934   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7935     return Result;
7936   
7937   Value *Src = CI.getOperand(0);
7938   const Type *Ty = CI.getType();
7939   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7940   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7941   
7942   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7943     switch (SrcI->getOpcode()) {
7944     default: break;
7945     case Instruction::LShr:
7946       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7947       // are already zeros.
7948       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7949         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7950         
7951         // Get a mask for the bits shifting in.
7952         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7953         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7954         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7955           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7956             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7957
7958           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7959           // shift.
7960           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7961           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7962                                        Ty, CI);
7963           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7964         }
7965       } else {     // This is a variable shr.
7966         
7967         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7968         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7969         // loop-invariant and CSE'd.
7970         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7971           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7972
7973           Value *V = InsertNewInstBefore(
7974               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7975                                      "tmp"), CI);
7976           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7977                                                             SrcI->getOperand(0),
7978                                                             "tmp"), CI);
7979           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7980           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7981         }
7982       }
7983       break;
7984     }
7985   }
7986   
7987   return 0;
7988 }
7989
7990 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7991 /// in order to eliminate the icmp.
7992 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7993                                              bool DoXform) {
7994   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7995   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7996   // cast to integer to avoid the comparison.
7997   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7998     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7999       
8000     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8001     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8002     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8003         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8004       if (!DoXform) return ICI;
8005
8006       Value *In = ICI->getOperand(0);
8007       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8008                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8009       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
8010                                                         In->getName()+".lobit"),
8011                                CI);
8012       if (In->getType() != CI.getType())
8013         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8014                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
8015
8016       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8017         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8018         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
8019                                                          In->getName()+".not"),
8020                                  CI);
8021       }
8022
8023       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8024     }
8025       
8026       
8027       
8028     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8029     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8030     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8031     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8032     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8033     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8034     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8035     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8036     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8037         // This only works for EQ and NE
8038         ICI->isEquality()) {
8039       // If Op1C some other power of two, convert:
8040       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8041       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8042       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8043       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8044         
8045       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8046       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8047         if (!DoXform) return ICI;
8048
8049         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8050         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8051           // (X&4) == 2 --> false
8052           // (X&4) != 2 --> true
8053           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8054           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8055           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8056         }
8057           
8058         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8059         Value *In = ICI->getOperand(0);
8060         if (ShiftAmt) {
8061           // Perform a logical shr by shiftamt.
8062           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8063           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8064                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8065                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8066         }
8067           
8068         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8069           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8070           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8071           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8072         }
8073           
8074         if (CI.getType() == In->getType())
8075           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8076         else
8077           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8078       }
8079     }
8080   }
8081
8082   return 0;
8083 }
8084
8085 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8086   // If one of the common conversion will work ..
8087   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8088     return Result;
8089
8090   Value *Src = CI.getOperand(0);
8091
8092   // If this is a cast of a cast
8093   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8094     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8095     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8096     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8097     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8098       // Get the sizes of the types involved
8099       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8100       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8101       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8102       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8103       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8104       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8105         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8106         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8107         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8108         Instruction *And = 
8109           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8110         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8111         if (And->getType() != CI.getType()) {
8112           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8113           InsertNewInstBefore(And, CI);
8114           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8115         }
8116         return And;
8117       }
8118     }
8119   }
8120
8121   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8122     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8123
8124   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8125   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8126     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8127     // of the (zext icmp) will be transformed.
8128     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8129     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8130     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8131         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8132          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8133       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8134       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8135       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8136     }
8137   }
8138
8139   return 0;
8140 }
8141
8142 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8143   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8144     return I;
8145   
8146   Value *Src = CI.getOperand(0);
8147   
8148   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8149   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8150   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
8151     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8152     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8153     // cast to integer to avoid the comparison.
8154     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8155       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8156       
8157       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8158       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8159       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8160           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
8161         Value *In = ICI->getOperand(0);
8162         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8163                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8164         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8165                                                         In->getName()+".lobit"),
8166                                  CI);
8167         if (In->getType() != CI.getType())
8168           In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8169                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
8170         
8171         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
8172           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8173                                      In->getName()+".not"), CI);
8174         
8175         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8176       }
8177     }
8178   }
8179
8180   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8181   // eliminate the trunc/sext pair.
8182   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8183     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8184     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8185     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8186     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8187     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8188
8189     if (OpBits == DestBits) {
8190       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8191       // bits, it is already ready.
8192       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8193         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8194     } else if (OpBits < DestBits) {
8195       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8196       // bits, just sext from i32.
8197       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8198         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8199     } else {
8200       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8201       // bits, just truncate to i32.
8202       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8203         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8204     }
8205   }
8206       
8207   return 0;
8208 }
8209
8210 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8211 /// in the specified FP type without changing its value.
8212 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8213   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8214   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
8215     return ConstantFP::get(F);
8216   return 0;
8217 }
8218
8219 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8220 /// through it until we get the source value.
8221 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8222   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8223     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8224       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8225   
8226   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8227   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8228   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8229   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8230     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8231       return V;  // No constant folding of this.
8232     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8233     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8234       return V;
8235     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8236       return V;  // Won't shrink.
8237     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8238       return V;
8239     // Don't try to shrink to various long double types.
8240   }
8241   
8242   return V;
8243 }
8244
8245 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8246   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8247     return I;
8248   
8249   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8250   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8251   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8252   // many builtins (sqrt, etc).
8253   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8254   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8255     switch (OpI->getOpcode()) {
8256     default: break;
8257     case Instruction::Add:
8258     case Instruction::Sub:
8259     case Instruction::Mul:
8260     case Instruction::FDiv:
8261     case Instruction::FRem:
8262       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8263       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8264       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8265       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8266           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8267         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8268         // If the source types were both smaller than the destination type of
8269         // the cast, do this xform.
8270         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8271             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8272           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8273                                       CI.getType(), CI);
8274           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8275                                       CI.getType(), CI);
8276           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8277         }
8278       }
8279       break;  
8280     }
8281   }
8282   return 0;
8283 }
8284
8285 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8286   return commonCastTransforms(CI);
8287 }
8288
8289 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8290   // fptoui(uitofp(X)) --> X  if the intermediate type has enough bits in its
8291   // mantissa to accurately represent all values of X.  For example, do not
8292   // do this with i64->float->i64.
8293   if (UIToFPInst *SrcI = dyn_cast<UIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
8294     if (SrcI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8295         (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8296                     SrcI->getType()->getFPMantissaWidth())
8297       return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI->getOperand(0));
8298
8299   return commonCastTransforms(FI);
8300 }
8301
8302 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8303   // fptosi(sitofp(X)) --> X  if the intermediate type has enough bits in its
8304   // mantissa to accurately represent all values of X.  For example, do not
8305   // do this with i64->float->i64.
8306   if (SIToFPInst *SrcI = dyn_cast<SIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
8307     if (SrcI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8308         (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8309                     SrcI->getType()->getFPMantissaWidth())
8310       return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI->getOperand(0));
8311   
8312   return commonCastTransforms(FI);
8313 }
8314
8315 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8316   return commonCastTransforms(CI);
8317 }
8318
8319 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8320   return commonCastTransforms(CI);
8321 }
8322
8323 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8324   return commonPointerCastTransforms(CI);
8325 }
8326
8327 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8328   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8329     return I;
8330   
8331   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8332   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8333
8334   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8335   ConstantInt *Cst;
8336   Value *X;
8337   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8338                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8339     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8340     // is a single-index GEP.
8341     if (X->getType() == CI.getType()) {
8342       // Get the size of the pointee type.
8343       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8344
8345       // Convert the constant to intptr type.
8346       APInt Offset = Cst->getValue();
8347       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8348
8349       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8350       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8351         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8352         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8353       }
8354     }
8355     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8356     // struct etc.
8357   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8358              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8359     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8360     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8361     
8362     // Get the size of the pointee type.
8363     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8364     
8365     // Convert the constant to intptr type.
8366     APInt Offset = Cst->getValue();
8367     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8368     
8369     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8370     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8371       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8372       
8373       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8374                                                             "tmp"), CI);
8375       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8376     }
8377   }
8378   return 0;
8379 }
8380
8381 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8382   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8383   // otherwise just apply the common ones.
8384   Value *Src = CI.getOperand(0);
8385   const Type *SrcTy = Src->getType();
8386   const Type *DestTy = CI.getType();
8387
8388   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8389     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8390       return Result;
8391   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8392     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8393       return I;
8394   } else {
8395     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8396       return Result;
8397   }
8398
8399
8400   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8401   // be replaced by the operand.
8402   if (DestTy == Src->getType())
8403     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8404
8405   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8406     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8407     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8408     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8409     
8410     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8411     // required for changing types.
8412     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8413       return 0;
8414     
8415     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8416     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8417     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8418       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8419         return V;
8420     
8421     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8422     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8423     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8424     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8425     unsigned NumZeros = 0;
8426     while (SrcElTy != DstElTy && 
8427            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8428            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8429       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8430       ++NumZeros;
8431     }
8432
8433     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8434     if (SrcElTy == DstElTy) {
8435       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8436       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8437                                        ((Instruction*) NULL));
8438     }
8439   }
8440
8441   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8442     if (SVI->hasOneUse()) {
8443       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8444       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8445       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8446           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
8447                 SVI->getType()->getNumElements()) {
8448         CastInst *Tmp;
8449         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8450         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8451         // us to eliminate at least one cast.
8452         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8453              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8454             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8455              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8456           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8457                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8458           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8459                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8460           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8461           // know the vector types match #elts.
8462           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8463         }
8464       }
8465     }
8466   }
8467   return 0;
8468 }
8469
8470 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8471 ///   %C = or %A, %B
8472 ///   %D = select %cond, %C, %A
8473 /// into:
8474 ///   %C = select %cond, %B, 0
8475 ///   %D = or %A, %C
8476 ///
8477 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8478 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8479 /// equal the other incoming value of the select.
8480 ///
8481 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8482   switch (I->getOpcode()) {
8483   case Instruction::Add:
8484   case Instruction::Mul:
8485   case Instruction::And:
8486   case Instruction::Or:
8487   case Instruction::Xor:
8488     return 3;              // Can fold through either operand.
8489   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8490   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8491   case Instruction::LShr:
8492   case Instruction::AShr:
8493     return 1;
8494   default:
8495     return 0;              // Cannot fold
8496   }
8497 }
8498
8499 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8500 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8501 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8502   switch (I->getOpcode()) {
8503   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8504   case Instruction::Add:
8505   case Instruction::Sub:
8506   case Instruction::Or:
8507   case Instruction::Xor:
8508   case Instruction::Shl:
8509   case Instruction::LShr:
8510   case Instruction::AShr:
8511     return Constant::getNullValue(I->getType());
8512   case Instruction::And:
8513     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8514   case Instruction::Mul:
8515     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8516   }
8517 }
8518
8519 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8520 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8521 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8522                                           Instruction *FI) {
8523   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8524     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8525     // merge.
8526     if (TI->isCast()) {
8527       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8528         return 0;
8529     } else {
8530       return 0;  // unknown unary op.
8531     }
8532
8533     // Fold this by inserting a select from the input values.
8534     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8535                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8536     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8537     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8538                             TI->getType());
8539   }
8540
8541   // Only handle binary operators here.
8542   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8543     return 0;
8544
8545   // Figure out if the operations have any operands in common.
8546   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8547   bool MatchIsOpZero;
8548   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8549     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8550     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8551     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8552     MatchIsOpZero = true;
8553   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8554     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8555     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8556     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8557     MatchIsOpZero = false;
8558   } else if (!TI->isCommutative()) {
8559     return 0;
8560   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8561     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8562     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8563     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8564     MatchIsOpZero = true;
8565   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8566     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8567     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8568     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8569     MatchIsOpZero = true;
8570   } else {
8571     return 0;
8572   }
8573
8574   // If we reach here, they do have operations in common.
8575   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8576                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8577   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8578
8579   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8580     if (MatchIsOpZero)
8581       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8582     else
8583       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8584   }
8585   assert(0 && "Shouldn't get here");
8586   return 0;
8587 }
8588
8589 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8590   Value *CondVal = SI.getCondition();
8591   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8592   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8593
8594   // select true, X, Y  -> X
8595   // select false, X, Y -> Y
8596   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8597     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8598
8599   // select C, X, X -> X
8600   if (TrueVal == FalseVal)
8601     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8602
8603   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8604     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8605   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8606     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8607   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8608     if (isa<Constant>(TrueVal))
8609       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8610     else
8611       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8612   }
8613
8614   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8615     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8616       if (C->getZExtValue()) {
8617         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8618         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8619       } else {
8620         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8621         Value *NotCond =
8622           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8623                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8624         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8625       }
8626     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8627       if (C->getZExtValue() == false) {
8628         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8629         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8630       } else {
8631         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8632         Value *NotCond =
8633           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8634                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8635         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8636       }
8637     }
8638     
8639     // select a, b, a  -> a&b
8640     // select a, a, b  -> a|b
8641     if (CondVal == TrueVal)
8642       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8643     else if (CondVal == FalseVal)
8644       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8645   }
8646
8647   // Selecting between two integer constants?
8648   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8649     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8650       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8651       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8652         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8653       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8654         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8655         Value *NotCond =
8656           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8657                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8658         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8659       }
8660       
8661       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8662
8663       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8664
8665         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8666         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8667           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8668             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8669               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8670               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8671               Value *X = IC->getOperand(0);
8672               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8673               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8674               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8675                                                         ShAmt, "ones");
8676               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8677               
8678               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8679               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8680               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8681               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8682               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8683               if (SRASize < SISize)
8684                 opc = Instruction::SExt;
8685               else if (SRASize > SISize)
8686                 opc = Instruction::Trunc;
8687               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8688             }
8689           }
8690
8691
8692         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8693         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8694         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8695         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8696         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8697           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8698               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8699             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8700               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8701                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8702                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8703                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8704                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8705                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8706                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8707                 // true or false val is the zero.
8708                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8709                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8710                 Value *V = ICA;
8711                 if (ShouldNotVal)
8712                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8713                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8714                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8715               }
8716       }
8717     }
8718
8719   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8720   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8721     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8722       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8723       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8724         // This is not safe in general for floating point:  
8725         // consider X== -0, Y== +0.
8726         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8727         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8728         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8729               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8730             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8731              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8732         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8733       }
8734       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8735       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8736         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8737       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8738
8739     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8740       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8741       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8742         // This is not safe in general for floating point:  
8743         // consider X== -0, Y== +0.
8744         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8745         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8746         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8747               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8748             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8749              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8750           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8751       }
8752       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8753       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8754         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8755       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8756     }
8757   }
8758
8759   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8760   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
8761     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
8762       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8763       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8764         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8765       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8766       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8767         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8768       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8769
8770     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
8771       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8772       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8773         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8774       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8775       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8776         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8777       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8778     }
8779   }
8780
8781   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8782     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8783       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8784         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8785
8786         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8787         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8788           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8789             return IV;
8790
8791         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8792         // even legal for FP.
8793         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8794             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8795           AddOp = FI; SubOp = TI;
8796         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8797                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8798           AddOp = TI; SubOp = FI;
8799         }
8800
8801         if (AddOp) {
8802           Value *OtherAddOp = 0;
8803           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8804             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8805           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8806             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8807           }
8808
8809           if (OtherAddOp) {
8810             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8811             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8812             Value *NegVal;  // Compute -Z
8813             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8814               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8815             } else {
8816               NegVal = InsertNewInstBefore(
8817                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8818             }
8819
8820             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8821             Value *NewFalseOp = NegVal;
8822             if (AddOp != TI)
8823               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8824             Instruction *NewSel =
8825               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8826                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8827
8828             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8829             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8830           }
8831         }
8832       }
8833
8834   // See if we can fold the select into one of our operands.
8835   if (SI.getType()->isInteger()) {
8836     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8837     // transformation we are doing here.
8838     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8839       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8840           !isa<Constant>(FalseVal))
8841         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8842           unsigned OpToFold = 0;
8843           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8844             OpToFold = 1;
8845           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8846             OpToFold = 2;
8847           }
8848
8849           if (OpToFold) {
8850             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8851             Instruction *NewSel =
8852               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8853                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8854             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8855             NewSel->takeName(TVI);
8856             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8857               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8858             else {
8859               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8860             }
8861           }
8862         }
8863
8864     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8865       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8866           !isa<Constant>(TrueVal))
8867         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8868           unsigned OpToFold = 0;
8869           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8870             OpToFold = 1;
8871           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8872             OpToFold = 2;
8873           }
8874
8875           if (OpToFold) {
8876             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8877             Instruction *NewSel =
8878               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8879                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8880             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8881             NewSel->takeName(FVI);
8882             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8883               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8884             else
8885               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8886           }
8887         }
8888   }
8889
8890   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8891     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8892     SI.setOperand(1, FalseVal);
8893     SI.setOperand(2, TrueVal);
8894     return &SI;
8895   }
8896
8897   return 0;
8898 }
8899
8900 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8901 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8902 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8903 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8904 /// their preferred alignment from the beginning.
8905 ///
8906 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8907                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8908
8909   User *U = dyn_cast<User>(V);
8910   if (!U) return Align;
8911
8912   switch (getOpcode(U)) {
8913   default: break;
8914   case Instruction::BitCast:
8915     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8916   case Instruction::GetElementPtr: {
8917     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8918     bool AllZeroOperands = true;
8919     for (unsigned i = 1, e = U->getNumOperands(); i != e; ++i)
8920       if (!isa<Constant>(U->getOperand(i)) ||
8921           !cast<Constant>(U->getOperand(i))->isNullValue()) {
8922         AllZeroOperands = false;
8923         break;
8924       }
8925
8926     if (AllZeroOperands) {
8927       // Treat this like a bitcast.
8928       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8929     }
8930     break;
8931   }
8932   }
8933
8934   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8935     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8936     // of the global.
8937     if (!GV->isDeclaration()) {
8938       GV->setAlignment(PrefAlign);
8939       Align = PrefAlign;
8940     }
8941   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8942     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8943     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8944     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8945       AI->setAlignment(PrefAlign);
8946       Align = PrefAlign;
8947     }
8948   }
8949
8950   return Align;
8951 }
8952
8953 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8954 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8955 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8956 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8957 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8958                                                   unsigned PrefAlign) {
8959   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8960                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8961   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8962   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8963   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8964   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8965   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8966
8967   if (PrefAlign > Align)
8968     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
8969   
8970     // We don't need to make any adjustment.
8971   return Align;
8972 }
8973
8974 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8975   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
8976   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
8977   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8978   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8979
8980   if (CopyAlign < MinAlign) {
8981     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8982     return MI;
8983   }
8984   
8985   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8986   // load/store.
8987   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8988   if (MemOpLength == 0) return 0;
8989   
8990   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8991   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8992   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8993   // case.
8994   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8995   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
8996   
8997   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8998     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8999   
9000   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9001   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9002   
9003   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9004   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9005   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9006   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9007   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9008   // integer datatype.
9009   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9010     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9011     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9012       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9013       // down through these levels if so.
9014       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9015         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9016           if (STy->getNumElements() == 1)
9017             SrcETy = STy->getElementType(0);
9018           else
9019             break;
9020         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9021           if (ATy->getNumElements() == 1)
9022             SrcETy = ATy->getElementType();
9023           else
9024             break;
9025         } else
9026           break;
9027       }
9028       
9029       if (SrcETy->isSingleValueType())
9030         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9031     }
9032   }
9033   
9034   
9035   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9036   // infer, use it.
9037   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9038   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9039   
9040   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9041   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9042   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9043   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9044   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9045
9046   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9047   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9048   return MI;
9049 }
9050
9051 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9052   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9053   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9054     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9055     return MI;
9056   }
9057   
9058   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9059   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9060   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9061   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9062     return 0;
9063   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9064   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9065   
9066   // If the length is zero, this is a no-op
9067   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9068   
9069   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9070   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9071     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9072     
9073     Value *Dest = MI->getDest();
9074     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9075
9076     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9077     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9078     
9079     // Extract the fill value and store.
9080     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9081     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9082                                       Alignment), *MI);
9083     
9084     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9085     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9086     return MI;
9087   }
9088
9089   return 0;
9090 }
9091
9092
9093 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9094 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9095 /// the heavy lifting.
9096 ///
9097 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9098   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9099   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9100   
9101   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9102   // visitCallSite.
9103   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9104     bool Changed = false;
9105
9106     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9107     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9108       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9109
9110       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9111         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9112           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9113           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9114           // alignment is sufficient.
9115         }
9116     }
9117
9118     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9119     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9120     // into a call to memcpy.
9121     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9122       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9123         if (GVSrc->isConstant()) {
9124           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9125           Intrinsic::ID MemCpyID;
9126           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
9127             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
9128           else
9129             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
9130           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
9131           Changed = true;
9132         }
9133     }
9134
9135     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9136     // set, update the alignment.
9137     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9138       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9139         return I;
9140     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9141       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9142         return I;
9143     }
9144           
9145     if (Changed) return II;
9146   } else {
9147     switch (II->getIntrinsicID()) {
9148     default: break;
9149     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9150     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9151     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9152     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9153     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9154       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9155       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9156       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9157         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9158                                          PointerType::getUnqual(II->getType()),
9159                                          CI);
9160         return new LoadInst(Ptr);
9161       }
9162       break;
9163     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9164     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9165       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9166       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9167         const Type *OpPtrTy = 
9168           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9169         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9170         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9171       }
9172       break;
9173     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9174     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9175     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9176     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
9177       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9178       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9179         const Type *OpPtrTy = 
9180           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9181         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9182         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9183       }
9184       break;
9185       
9186     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9187       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9188       // we can simplify the input based on that, do so now.
9189       uint64_t UndefElts;
9190       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9191                                                 UndefElts)) {
9192         II->setOperand(1, V);
9193         return II;
9194       }
9195       break;
9196     }
9197       
9198     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9199       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9200       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9201         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9202         
9203         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9204         bool AllEltsOk = true;
9205         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9206           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9207               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9208             AllEltsOk = false;
9209             break;
9210           }
9211         }
9212         
9213         if (AllEltsOk) {
9214           // Cast the input vectors to byte vectors.
9215           Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9216           Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9217           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9218           
9219           // Only extract each element once.
9220           Value *ExtractedElts[32];
9221           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9222           
9223           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9224             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9225               continue;
9226             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9227             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9228             
9229             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9230               Instruction *Elt = 
9231                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9232               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9233               ExtractedElts[Idx] = Elt;
9234             }
9235           
9236             // Insert this value into the result vector.
9237             Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9238                                                i, "tmp");
9239             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9240           }
9241           return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9242         }
9243       }
9244       break;
9245
9246     case Intrinsic::stackrestore: {
9247       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9248       // happen when variable allocas are DCE'd.
9249       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9250         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9251           BasicBlock::iterator BI = SS;
9252           if (&*++BI == II)
9253             return EraseInstFromFunction(CI);
9254         }
9255       }
9256       
9257       // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9258       // same block without an intervening call/alloca.
9259       BasicBlock::iterator BI = II;
9260       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9261       bool CannotRemove = false;
9262       for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9263         if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9264           CannotRemove = true;
9265           break;
9266         }
9267         if (isa<CallInst>(BI)) {
9268           if (!isa<IntrinsicInst>(BI)) {
9269             CannotRemove = true;
9270             break;
9271           }
9272           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9273           return EraseInstFromFunction(CI);
9274         }
9275       }
9276       
9277       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9278       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9279       if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9280         return EraseInstFromFunction(CI);
9281       break;
9282     }
9283     }
9284   }
9285
9286   return visitCallSite(II);
9287 }
9288
9289 // InvokeInst simplification
9290 //
9291 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9292   return visitCallSite(&II);
9293 }
9294
9295 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9296 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9297 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9298                                          const CastInst * const CI,
9299                                          const TargetData * const TD,
9300                                          const int ix) {
9301   if (!CI->isLosslessCast())
9302     return false;
9303
9304   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9305   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9306   // passed explicitly we could avoid this check.
9307   if (!CS.paramHasAttr(ix, ParamAttr::ByVal))
9308     return true;
9309
9310   const Type* SrcTy = 
9311             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9312   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9313   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9314     return false;
9315   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9316     return false;
9317   return true;
9318 }
9319
9320 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9321 //
9322 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9323   bool Changed = false;
9324
9325   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9326   // to the arguments of the call/invoke.
9327   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9328
9329   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9330
9331   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9332     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9333       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9334       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9335       // be unreachable, as the call is undefined.
9336       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9337                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9338                                     OldCall);
9339       if (!OldCall->use_empty())
9340         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9341       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9342         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9343       return 0;
9344     }
9345
9346   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9347     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9348     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9349     // that we can't modify the CFG here.
9350     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9351                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9352                   CS.getInstruction());
9353
9354     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9355       CS.getInstruction()->
9356         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9357
9358     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9359       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9360       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9361                          ConstantInt::getTrue(), II);
9362     }
9363     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9364   }
9365
9366   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9367     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9368       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9369         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9370
9371   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9372   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9373   if (FTy->isVarArg()) {
9374     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9375     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9376     // the call.
9377     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9378            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9379       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9380       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9381         *I = CI->getOperand(0);
9382         Changed = true;
9383       }
9384     }
9385   }
9386
9387   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9388     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9389     CS.setDoesNotThrow();
9390     Changed = true;
9391   }
9392
9393   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9394 }
9395
9396 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9397 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9398 //
9399 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9400   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9401   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9402   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9403       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9404     return false;
9405   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9406   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9407   const PAListPtr &CallerPAL = CS.getParamAttrs();
9408
9409   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9410   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9411   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9412   //
9413   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9414   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9415
9416   if (isa<StructType>(FT->getReturnType()))
9417     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9418
9419   // Check to see if we are changing the return type...
9420   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
9421     if (Callee->isDeclaration() &&
9422         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
9423         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
9424           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
9425       return false;   // Cannot transform this return value.
9426
9427     if (!Caller->use_empty() &&
9428         // void -> non-void is handled specially
9429         FT->getReturnType() != Type::VoidTy &&
9430         !CastInst::isCastable(FT->getReturnType(), OldRetTy))
9431       return false;   // Cannot transform this return value.
9432
9433     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9434       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
9435       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType()))
9436         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9437     }
9438
9439     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9440     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9441     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9442     // the critical edge).  Bail out in this case.
9443     if (!Caller->use_empty())
9444       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9445         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9446              UI != E; ++UI)
9447           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9448             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9449                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9450               return false;
9451   }
9452
9453   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9454   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9455
9456   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9457   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9458     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9459     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9460
9461     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9462       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9463
9464     if (CallerPAL.getParamAttrs(i + 1) & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
9465       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9466
9467     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
9468     // Some conversions are safe even if we do not have a body.
9469     // Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
9470     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9471       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
9472       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
9473        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
9474       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
9475        && c->getValue().isStrictlyPositive());
9476     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9477   }
9478
9479   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9480       Callee->isDeclaration())
9481     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9482
9483   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9484       !CallerPAL.isEmpty())
9485     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9486     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9487     // that are compatible with being a vararg call argument.
9488     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9489       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9490         break;
9491       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9492       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
9493         return false;
9494     }
9495
9496   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9497   // inserting cast instructions as necessary...
9498   std::vector<Value*> Args;
9499   Args.reserve(NumActualArgs);
9500   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> attrVec;
9501   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9502
9503   // Get any return attributes.
9504   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
9505
9506   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9507   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9508   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType());
9509
9510   // Add the new return attributes.
9511   if (RAttrs)
9512     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
9513
9514   AI = CS.arg_begin();
9515   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9516     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9517     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9518       Args.push_back(*AI);
9519     } else {
9520       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9521           false, ParamTy, false);
9522       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9523       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9524     }
9525
9526     // Add any parameter attributes.
9527     if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9528       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9529   }
9530
9531   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9532   // now...
9533   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9534     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9535
9536   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9537   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9538     if (!FT->isVarArg()) {
9539       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9540            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9541     } else {
9542       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9543       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9544         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9545         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9546           // Must promote to pass through va_arg area!
9547           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9548                                                                 PTy, false);
9549           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9550           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9551           Args.push_back(Cast);
9552         } else {
9553           Args.push_back(*AI);
9554         }
9555
9556         // Add any parameter attributes.
9557         if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9558           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9559       }
9560     }
9561   }
9562
9563   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
9564     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9565
9566   const PAListPtr &NewCallerPAL = PAListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9567
9568   Instruction *NC;
9569   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9570     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9571                             Args.begin(), Args.end(),
9572                             Caller->getName(), Caller);
9573     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9574     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9575   } else {
9576     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9577                           Caller->getName(), Caller);
9578     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9579     if (CI->isTailCall())
9580       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9581     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9582     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9583   }
9584
9585   // Insert a cast of the return type as necessary.
9586   Value *NV = NC;
9587   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9588     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9589       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9590                                                             OldRetTy, false);
9591       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9592
9593       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9594       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9595       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9596         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
9597         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
9598         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9599       } else {
9600         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9601         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9602       }
9603       AddUsersToWorkList(*Caller);
9604     } else {
9605       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9606     }
9607   }
9608
9609   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9610     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9611   Caller->eraseFromParent();
9612   RemoveFromWorkList(Caller);
9613   return true;
9614 }
9615
9616 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9617 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9618 //
9619 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9620   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9621   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9622   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9623   const PAListPtr &Attrs = CS.getParamAttrs();
9624
9625   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9626   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9627   if (Attrs.hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
9628     return 0;
9629
9630   IntrinsicInst *Tramp =
9631     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9632
9633   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9634   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9635   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9636
9637   const PAListPtr &NestAttrs = NestF->getParamAttrs();
9638   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9639     unsigned NestIdx = 1;
9640     const Type *NestTy = 0;
9641     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
9642
9643     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9644     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9645          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9646       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
9647         // Record the parameter type and any other attributes.
9648         NestTy = *I;
9649         NestAttr = NestAttrs.getParamAttrs(NestIdx);
9650         break;
9651       }
9652
9653     if (NestTy) {
9654       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9655       std::vector<Value*> NewArgs;
9656       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9657
9658       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> NewAttrs;
9659       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9660
9661       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9662       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9663
9664       // Add any function result attributes.
9665       if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(0))
9666         NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
9667
9668       {
9669         unsigned Idx = 1;
9670         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9671         do {
9672           if (Idx == NestIdx) {
9673             // Add the chain argument and attributes.
9674             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9675             if (NestVal->getType() != NestTy)
9676               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9677             NewArgs.push_back(NestVal);
9678             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9679           }
9680
9681           if (I == E)
9682             break;
9683
9684           // Add the original argument and attributes.
9685           NewArgs.push_back(*I);
9686           if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(Idx))
9687             NewAttrs.push_back
9688               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9689
9690           ++Idx, ++I;
9691         } while (1);
9692       }
9693
9694       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9695       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9696       // with the chain parameter inserted.
9697
9698       std::vector<const Type*> NewTypes;
9699       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9700
9701       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9702       // mean appending it.
9703       {
9704         unsigned Idx = 1;
9705         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9706           E = FTy->param_end();
9707
9708         do {
9709           if (Idx == NestIdx)
9710             // Add the chain's type.
9711             NewTypes.push_back(NestTy);
9712
9713           if (I == E)
9714             break;
9715
9716           // Add the original type.
9717           NewTypes.push_back(*I);
9718
9719           ++Idx, ++I;
9720         } while (1);
9721       }
9722
9723       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9724       // code sort out any function type mismatches.
9725       FunctionType *NewFTy =
9726         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9727       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9728         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9729       const PAListPtr &NewPAL = PAListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9730
9731       Instruction *NewCaller;
9732       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9733         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9734                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9735                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9736                                        Caller->getName(), Caller);
9737         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9738         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9739       } else {
9740         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9741                                      Caller->getName(), Caller);
9742         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9743           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9744         cast<CallInst>(NewCaller)->
9745           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9746         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9747       }
9748       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9749         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9750       Caller->eraseFromParent();
9751       RemoveFromWorkList(Caller);
9752       return 0;
9753     }
9754   }
9755
9756   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9757   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9758   // code sort out any function type mismatches.
9759   Constant *NewCallee =
9760     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9761   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9762   return CS.getInstruction();
9763 }
9764
9765 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9766 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9767 /// and a single binop.
9768 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9769   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9770   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9771          isa<CmpInst>(FirstInst));
9772   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9773   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9774   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9775     
9776   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9777   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9778   
9779   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9780   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9781   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9782     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9783     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9784         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9785         // types or GEP's with different index types.
9786         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9787         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9788       return 0;
9789
9790     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9791     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9792       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9793           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9794         return 0;
9795     
9796     // Keep track of which operand needs a phi node.
9797     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9798     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9799   }
9800   
9801   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9802
9803   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9804   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9805   // hide them behind a phi.
9806   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9807     return 0;
9808   
9809   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9810   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9811   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9812   if (LHSVal == 0) {
9813     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9814                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9815     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9816     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9817     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9818     LHSVal = NewLHS;
9819   }
9820   
9821   if (RHSVal == 0) {
9822     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9823                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9824     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9825     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9826     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9827     RHSVal = NewRHS;
9828   }
9829   
9830   // Add all operands to the new PHIs.
9831   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9832     if (NewLHS) {
9833       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9834       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9835     }
9836     if (NewRHS) {
9837       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9838       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9839     }
9840   }
9841     
9842   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9843     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9844   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9845     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9846                            RHSVal);
9847   else {
9848     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9849     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9850   }
9851 }
9852
9853 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9854 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9855 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9856 /// block it is in.
9857 ///
9858 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9859 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9860 /// to a register.
9861 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9862   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9863   
9864   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9865     if (BBI->mayWriteToMemory())
9866       return false;
9867   
9868   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9869   // profitable to do this xform.
9870   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9871     bool isAddressTaken = false;
9872     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9873          UI != E; ++UI) {
9874       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9875       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9876         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9877         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9878       }
9879       isAddressTaken = true;
9880       break;
9881     }
9882     
9883     if (!isAddressTaken)
9884       return false;
9885   }
9886   
9887   return true;
9888 }
9889
9890
9891 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9892 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9893 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9894 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9895   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9896
9897   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9898   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9899   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9900   // code size and simplifying code.
9901   Constant *ConstantOp = 0;
9902   const Type *CastSrcTy = 0;
9903   bool isVolatile = false;
9904   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9905     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9906   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9907     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9908     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9909     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9910     if (ConstantOp == 0)
9911       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9912   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9913     isVolatile = LI->isVolatile();
9914     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9915     // load and the PHI.
9916     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9917         !isSafeToSinkLoad(LI))
9918       return 0;
9919   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9920     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9921       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9922     // Can't handle general GEPs yet.
9923     return 0;
9924   } else {
9925     return 0;  // Cannot fold this operation.
9926   }
9927
9928   // Check to see if all arguments are the same operation.
9929   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9930     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
9931     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9932     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
9933       return 0;
9934     if (CastSrcTy) {
9935       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
9936         return 0;  // Cast operation must match.
9937     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9938       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
9939       // the load and the PHI.
9940       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
9941           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
9942           !isSafeToSinkLoad(LI))
9943         return 0;
9944       
9945       // If the PHI is volatile and its block has multiple successors, sinking
9946       // it would remove a load of the volatile value from the path through the
9947       // other successor.
9948       if (isVolatile &&
9949           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9950         return 0;
9951
9952       
9953     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
9954       return 0;
9955     }
9956   }
9957
9958   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
9959   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
9960   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
9961                                    PN.getName()+".in");
9962   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9963
9964   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
9965   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
9966
9967   // Add all operands to the new PHI.
9968   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9969     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9970     if (NewInVal != InVal)
9971       InVal = 0;
9972     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
9973   }
9974
9975   Value *PhiVal;
9976   if (InVal) {
9977     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
9978     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
9979     PhiVal = InVal;
9980     delete NewPN;
9981   } else {
9982     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
9983     PhiVal = NewPN;
9984   }
9985
9986   // Insert and return the new operation.
9987   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
9988     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
9989   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9990     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
9991   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9992     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
9993                            PhiVal, ConstantOp);
9994   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
9995   
9996   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
9997   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
9998   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
9999   if (isVolatile)
10000     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10001       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10002   
10003   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10004 }
10005
10006 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10007 /// that is dead.
10008 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10009                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10010   if (PN->use_empty()) return true;
10011   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10012
10013   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10014   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10015     return true;
10016   
10017   // Don't scan crazily complex things.
10018   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10019     return false;
10020
10021   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10022     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10023
10024   return false;
10025 }
10026
10027 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10028 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10029 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10030 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10031                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10032   // See if we already saw this PHI node.
10033   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10034     return true;
10035   
10036   // Don't scan crazily complex things.
10037   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10038     return false;
10039  
10040   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10041   // the value.
10042   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10043     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10044     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10045       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10046         return false;
10047     } else if (Op != NonPhiInVal)
10048       return false;
10049   }
10050   
10051   return true;
10052 }
10053
10054
10055 // PHINode simplification
10056 //
10057 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10058   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10059   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10060   
10061   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10062     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10063
10064   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10065   // reducing code size.
10066   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10067       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10068     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10069       return Result;
10070
10071   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10072   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10073   // PHI)... break the cycle.
10074   if (PN.hasOneUse()) {
10075     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10076     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10077       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10078       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10079       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10080         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10081     }
10082    
10083     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10084     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10085     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10086     // common case here is good because the only other things that catch this
10087     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10088     // late.
10089     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10090         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10091         PHIUser->use_back() == &PN) {
10092       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10093     }
10094   }
10095
10096   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10097   // same value, for example:
10098   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10099   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10100   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10101   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10102   {
10103     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10104     // Scan for the first non-phi operand.
10105     while (InValNo != NumOperandVals && 
10106            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10107       ++InValNo;
10108
10109     if (InValNo != NumOperandVals) {
10110       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10111       
10112       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10113       // there is no need to recursively scan other phis.
10114       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10115         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10116         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10117           break;
10118       }
10119       
10120       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10121       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10122       // the value.
10123       if (InValNo == NumOperandVals) {
10124         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10125         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10126           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10127       }
10128     }
10129   }
10130   return 0;
10131 }
10132
10133 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10134                                    Instruction *InsertPoint,
10135                                    InstCombiner *IC) {
10136   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10137   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10138   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10139   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10140   // used for address computation.
10141   Instruction::CastOps opcode = 
10142      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10143       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10144   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10145 }
10146
10147
10148 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10149   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10150   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10151   // If so, eliminate the noop.
10152   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10153     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10154
10155   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10156     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10157
10158   bool HasZeroPointerIndex = false;
10159   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10160     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10161
10162   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10163     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10164
10165   // Eliminate unneeded casts for indices.
10166   bool MadeChange = false;
10167   
10168   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10169   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
10170     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10171       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
10172         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10173             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10174           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10175           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10176           // is a 32-bit pointer target.
10177           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10178             MadeChange = true;
10179             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
10180           }
10181         }
10182       }
10183       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10184       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
10185       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10186       // obvious.
10187       Value *Op = GEP.getOperand(i);
10188       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10189         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10190           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
10191           MadeChange = true;
10192         } else {
10193           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10194                                 GEP);
10195           GEP.setOperand(i, Op);
10196           MadeChange = true;
10197         }
10198       }
10199     }
10200   }
10201   if (MadeChange) return &GEP;
10202
10203   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10204   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10205   // real input to the dest type.
10206   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10207     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10208       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10209       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10210       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10211         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10212         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10213           if (I != BCI) {
10214             I->takeName(BCI);
10215             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10216             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10217           }
10218           return &GEP;
10219         }
10220       }
10221       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10222     }
10223   }
10224   
10225   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10226   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10227   // getelementptr instructions into a single instruction.
10228   //
10229   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10230   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10231     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10232
10233   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10234     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10235     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10236     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10237     //
10238     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10239         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10240       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10241
10242     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10243
10244     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10245     bool EndsWithSequential = false;
10246     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10247            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10248       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10249
10250     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10251     if (EndsWithSequential) {
10252       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10253       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10254       //
10255       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10256       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10257         Sum = GO1;
10258       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10259         Sum = SO1;
10260       } else {
10261         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10262         // target's pointer size.
10263         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10264           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10265             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10266           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10267             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10268           } else {
10269             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10270             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10271               // Convert GO1 to SO1's type.
10272               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10273
10274             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10275               // Convert SO1 to GO1's type.
10276               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10277             } else {
10278               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10279               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10280               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10281             }
10282           }
10283         }
10284         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10285           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10286         else {
10287           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10288           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10289         }
10290       }
10291
10292       // Recycle the GEP we already have if possible.
10293       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10294         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10295         GEP.setOperand(1, Sum);
10296         return &GEP;
10297       } else {
10298         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10299                        SrcGEPOperands.end()-1);
10300         Indices.push_back(Sum);
10301         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10302       }
10303     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10304                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10305                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10306       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10307       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10308                      SrcGEPOperands.end());
10309       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10310     }
10311
10312     if (!Indices.empty())
10313       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10314                                        Indices.end(), GEP.getName());
10315
10316   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10317     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10318     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10319
10320     // Scan for nonconstants...
10321     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10322     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10323     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10324       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10325
10326     if (I == E) {  // If they are all constants...
10327       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10328                                                     &Indices[0],Indices.size());
10329
10330       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10331       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10332     }
10333   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10334     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10335       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10336     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10337       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10338       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10339       //
10340       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10341       //
10342       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10343       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10344       if (const ArrayType *XATy =
10345           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10346         if (const ArrayType *CATy =
10347             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10348           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10349             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10350             // to an array of the same type as the destination pointer
10351             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10352             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10353             GEP.setOperand(0, X);
10354             return &GEP;
10355           }
10356     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10357       // Transform things like:
10358       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10359       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10360       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10361       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10362       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10363           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10364           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10365         Value *Idx[2];
10366         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10367         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10368         Value *V = InsertNewInstBefore(
10369                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10370         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10371         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10372       }
10373       
10374       // Transform things like:
10375       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10376       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10377       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10378       
10379       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10380         uint64_t ArrayEltSize =
10381             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10382         
10383         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10384         // allow either a mul, shift, or constant here.
10385         Value *NewIdx = 0;
10386         ConstantInt *Scale = 0;
10387         if (ArrayEltSize == 1) {
10388           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10389           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10390         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10391           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10392           Scale = CI;
10393         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10394           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10395               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10396             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10397             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10398             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10399             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10400           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10401                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10402             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10403             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10404           }
10405         }
10406         
10407         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10408         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10409         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10410         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10411         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10412             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10413           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10414                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10415           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10416             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10417                                                        false /*ZExt*/);
10418             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10419             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10420           }
10421
10422           // Insert the new GEP instruction.
10423           Value *Idx[2];
10424           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10425           Idx[1] = NewIdx;
10426           Instruction *NewGEP =
10427             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10428           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10429           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10430           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10431         }
10432       }
10433     }
10434   }
10435
10436   return 0;
10437 }
10438
10439 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10440   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10441   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10442     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10443       const Type *NewTy = 
10444         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10445       AllocationInst *New = 0;
10446
10447       // Create and insert the replacement instruction...
10448       if (isa<MallocInst>(AI))
10449         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10450       else {
10451         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10452         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10453       }
10454
10455       InsertNewInstBefore(New, AI);
10456
10457       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10458       // allocas if possible...
10459       //
10460       BasicBlock::iterator It = New;
10461       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10462
10463       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10464       // insert our getelementptr instruction...
10465       //
10466       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10467       Value *Idx[2];
10468       Idx[0] = NullIdx;
10469       Idx[1] = NullIdx;
10470       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10471                                            New->getName()+".sub", It);
10472
10473       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10474       // allocation.
10475       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10476     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10477       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10478     }
10479   }
10480
10481   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10482   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10483   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10484   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10485       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10486     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10487
10488   return 0;
10489 }
10490
10491 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10492   Value *Op = FI.getOperand(0);
10493
10494   // free undef -> unreachable.
10495   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10496     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10497     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10498                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10499     return EraseInstFromFunction(FI);
10500   }
10501   
10502   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10503   // when lots of inlining happens.
10504   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10505     return EraseInstFromFunction(FI);
10506   
10507   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10508   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10509     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10510     return &FI;
10511   }
10512   
10513   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10514   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10515     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10516       AddToWorkList(GEPI);
10517       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10518       return &FI;
10519     }
10520   }
10521   
10522   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10523   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10524     if (MI->hasOneUse()) {
10525       EraseInstFromFunction(FI);
10526       return EraseInstFromFunction(*MI);
10527     }
10528
10529   return 0;
10530 }
10531
10532
10533 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10534 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10535                                         const TargetData *TD) {
10536   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10537   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10538
10539   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10540     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10541     // directly if string length is small enough.
10542     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
10543     if (!Str.empty()) {
10544       unsigned len = Str.length();
10545       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10546       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10547       // Replace LI with immediate integer store.
10548       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10549         APInt StrVal(numBits, 0);
10550         APInt SingleChar(numBits, 0);
10551         if (TD->isLittleEndian()) {
10552           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10553             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10554             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10555           }
10556         } else {
10557           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10558             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10559             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10560           }
10561           // Append NULL at the end.
10562           SingleChar = 0;
10563           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10564         }
10565         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10566         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10567       }
10568     }
10569   }
10570
10571   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10572   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10573     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10574
10575     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10576          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10577       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10578       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10579       // constants.
10580       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10581         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10582           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10583             Value *Idxs[2];
10584             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10585             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10586             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10587             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10588           }
10589
10590       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10591             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10592           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10593           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10594           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10595           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10596                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10597
10598         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10599         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10600         // the result of the loaded value.
10601         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10602                                                              CI->getName(),
10603                                                          LI.isVolatile()),LI);
10604         // Now cast the result of the load.
10605         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10606       }
10607     }
10608   }
10609   return 0;
10610 }
10611
10612 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10613 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10614 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10615 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10616 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10617   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10618   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10619
10620   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10621   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10622     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10623     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10624
10625   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10626   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10627   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10628   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10629   // the load entirely).
10630   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10631
10632   while (BBI != E) {
10633     --BBI;
10634
10635     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10636       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10637     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10638       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10639
10640   }
10641   return false;
10642 }
10643
10644 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
10645 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
10646 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
10647 /// input, because we ignore GEP indices.
10648 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
10649   while (1) {
10650     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
10651       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
10652           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
10653         Ptr = CE->getOperand(0);
10654       else
10655         return Ptr;
10656     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
10657       Ptr = BCI->getOperand(0);
10658     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
10659       Ptr = GEP->getOperand(0);
10660     } else {
10661       return Ptr;
10662     }
10663   }
10664 }
10665
10666 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10667   Value *Op = LI.getOperand(0);
10668
10669   // Attempt to improve the alignment.
10670   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10671   if (KnownAlign >
10672       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10673                                 LI.getAlignment()))
10674     LI.setAlignment(KnownAlign);
10675
10676   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10677   if (isa<CastInst>(Op))
10678     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10679       return Res;
10680
10681   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10682   if (LI.isVolatile()) return 0;
10683   
10684   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
10685     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
10686     // If the instruction immediately before this is a store to the same
10687     // address, do a simple form of store->load forwarding.
10688     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10689       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
10690         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10691     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
10692       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
10693         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10694   }
10695
10696   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10697     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10698     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10699     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10700         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10701       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10702       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10703       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10704       // CFG.
10705       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10706                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10707       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10708     }
10709   } 
10710
10711   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10712     // load null/undef -> undef
10713     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10714     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10715         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10716       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10717       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10718       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10719       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10720                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10721       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10722     }
10723
10724     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10725     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10726       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10727         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10728
10729     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10730     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10731       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10732         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10733           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10734             if (Constant *V = 
10735                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10736               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10737         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10738           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10739           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10740           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10741           // CFG.
10742           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10743                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10744           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10745         }
10746
10747       } else if (CE->isCast()) {
10748         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10749           return Res;
10750       }
10751     }
10752   }
10753     
10754   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10755   // is all undef or zero, we know what it loads.
10756   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
10757     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10758       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10759         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10760       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10761         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10762     }
10763   }
10764
10765   if (Op->hasOneUse()) {
10766     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10767     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10768     // exposes redundancy in the code.
10769     //
10770     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10771     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10772     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10773     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10774     // unconditionally.
10775     //
10776     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10777       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10778       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10779           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10780         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10781                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10782         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10783                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10784         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10785       }
10786
10787       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10788       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10789         if (C->isNullValue()) {
10790           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10791           return &LI;
10792         }
10793
10794       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10795       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10796         if (C->isNullValue()) {
10797           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10798           return &LI;
10799         }
10800     }
10801   }
10802   return 0;
10803 }
10804
10805 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10806 /// when possible.
10807 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10808   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10809   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10810
10811   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10812   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10813     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10814
10815     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10816       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10817       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10818       // constants.
10819       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10820         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10821           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10822             Value* Idxs[2];
10823             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10824             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10825             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10826             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10827           }
10828
10829       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10830           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10831                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10832
10833         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10834         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10835         // the store, cast the value to be stored.
10836         Value *NewCast;
10837         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10838         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10839         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10840         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10841         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10842           if (CastSrcTy->isInteger())
10843             opcode = Instruction::IntToPtr;
10844         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10845           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10846             opcode = Instruction::PtrToInt;
10847         }
10848         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10849           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10850         else
10851           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10852             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10853             SI);
10854         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10855       }
10856     }
10857   }
10858   return 0;
10859 }
10860
10861 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10862   Value *Val = SI.getOperand(0);
10863   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10864
10865   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10866     EraseInstFromFunction(SI);
10867     ++NumCombined;
10868     return 0;
10869   }
10870   
10871   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10872   // alloca dead.
10873   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10874     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10875       EraseInstFromFunction(SI);
10876       ++NumCombined;
10877       return 0;
10878     }
10879     
10880     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10881       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10882           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10883         EraseInstFromFunction(SI);
10884         ++NumCombined;
10885         return 0;
10886       }
10887   }
10888
10889   // Attempt to improve the alignment.
10890   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10891   if (KnownAlign >
10892       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10893                                 SI.getAlignment()))
10894     SI.setAlignment(KnownAlign);
10895
10896   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10897   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
10898   // situation often occurs with bitfield accesses.
10899   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
10900   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10901        --ScanInsts) {
10902     --BBI;
10903     
10904     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10905       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
10906       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
10907         ++NumDeadStore;
10908         ++BBI;
10909         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
10910         continue;
10911       }
10912       break;
10913     }
10914     
10915     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
10916     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
10917     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
10918     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10919       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
10920         EraseInstFromFunction(SI);
10921         ++NumCombined;
10922         return 0;
10923       }
10924       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
10925       // may not be dead.
10926       break;
10927     }
10928     
10929     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
10930     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
10931       break;
10932   }
10933   
10934   
10935   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
10936
10937   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
10938   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
10939     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
10940       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
10941       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
10942         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
10943       ++NumCombined;
10944     }
10945     return 0;  // Do not modify these!
10946   }
10947
10948   // store undef, Ptr -> noop
10949   if (isa<UndefValue>(Val)) {
10950     EraseInstFromFunction(SI);
10951     ++NumCombined;
10952     return 0;
10953   }
10954
10955   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
10956   // source instead.
10957   if (isa<CastInst>(Ptr))
10958     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10959       return Res;
10960   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
10961     if (CE->isCast())
10962       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10963         return Res;
10964
10965   
10966   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
10967   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
10968   BBI = &SI; ++BBI;
10969   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
10970     if (BI->isUnconditional())
10971       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
10972         return 0;  // xform done!
10973   
10974   return 0;
10975 }
10976
10977 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
10978 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
10979 /// into a phi node with a store in the successor.
10980 ///
10981 /// Simplify things like:
10982 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
10983 /// into a phi node with a store in the successor.
10984 ///
10985 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
10986   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
10987   
10988   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
10989   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
10990   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
10991   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
10992   
10993   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
10994   // the other predecessor.
10995   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
10996   BasicBlock *OtherBB = 0;
10997   if (*PI != StoreBB)
10998     OtherBB = *PI;
10999   ++PI;
11000   if (PI == pred_end(DestBB))
11001     return false;
11002   
11003   if (*PI != StoreBB) {
11004     if (OtherBB)
11005       return false;
11006     OtherBB = *PI;
11007   }
11008   if (++PI != pred_end(DestBB))
11009     return false;
11010   
11011   
11012   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11013   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11014   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11015   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11016     return false;
11017   
11018   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11019   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11020   StoreInst *OtherStore = 0;
11021   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11022     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11023     --BBI;
11024     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11025     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11026       return false;
11027   } else {
11028     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11029     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11030     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11031         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11032       return false;
11033     
11034     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11035     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11036     // lives in OtherBB.
11037     for (;; --BBI) {
11038       // Check to see if we find the matching store.
11039       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11040         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11041           return false;
11042         break;
11043       }
11044       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
11045       // out of instructions, we can't do the xform.
11046       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
11047           BBI == OtherBB->begin())
11048         return false;
11049     }
11050     
11051     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11052     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
11053     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11054       // FIXME: This should really be AA driven.
11055       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
11056         return false;
11057     }
11058   }
11059   
11060   // Insert a PHI node now if we need it.
11061   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11062   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11063     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11064     PN->reserveOperandSpace(2);
11065     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11066     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11067     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11068   }
11069   
11070   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11071   // insert it.
11072   BBI = DestBB->begin();
11073   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
11074   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11075                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11076   
11077   // Nuke the old stores.
11078   EraseInstFromFunction(SI);
11079   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11080   ++NumCombined;
11081   return true;
11082 }
11083
11084
11085 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11086   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11087   Value *X = 0;
11088   BasicBlock *TrueDest;
11089   BasicBlock *FalseDest;
11090   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11091       !isa<Constant>(X)) {
11092     // Swap Destinations and condition...
11093     BI.setCondition(X);
11094     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11095     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11096     return &BI;
11097   }
11098
11099   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11100   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11101   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11102                              TrueDest, FalseDest)))
11103     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11104          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11105       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11106       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11107       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11108       NewSCC->takeName(I);
11109       // Swap Destinations and condition...
11110       BI.setCondition(NewSCC);
11111       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11112       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11113       RemoveFromWorkList(I);
11114       I->eraseFromParent();
11115       AddToWorkList(NewSCC);
11116       return &BI;
11117     }
11118
11119   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11120   ICmpInst::Predicate IPred;
11121   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11122                       TrueDest, FalseDest)))
11123     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11124          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11125          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11126       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11127       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11128       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11129       NewSCC->takeName(I);
11130       // Swap Destinations and condition...
11131       BI.setCondition(NewSCC);
11132       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11133       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11134       RemoveFromWorkList(I);
11135       I->eraseFromParent();;
11136       AddToWorkList(NewSCC);
11137       return &BI;
11138     }
11139
11140   return 0;
11141 }
11142
11143 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11144   Value *Cond = SI.getCondition();
11145   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11146     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11147       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11148         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11149         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11150           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11151                                                 AddRHS));
11152         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11153         AddToWorkList(I);
11154         return &SI;
11155       }
11156   }
11157   return 0;
11158 }
11159
11160 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11161 /// is to leave as a vector operation.
11162 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11163   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11164     return true;
11165   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11166     if (isConstant) return true;
11167     // If all elts are the same, we can extract.
11168     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11169     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11170       if (C->getOperand(i) != Op0)
11171         return false;
11172     return true;
11173   }
11174   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11175   if (!I) return false;
11176   
11177   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11178   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11179   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11180       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11181     return true;
11182   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11183     return true;
11184   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11185     if (BO->hasOneUse() &&
11186         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11187          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11188       return true;
11189   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11190     if (CI->hasOneUse() &&
11191         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11192          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11193       return true;
11194   
11195   return false;
11196 }
11197
11198 /// Read and decode a shufflevector mask.
11199 ///
11200 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11201 /// elements in the input.
11202 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11203   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11204   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11205     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11206   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11207     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11208
11209   std::vector<unsigned> Result;
11210   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11211   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
11212     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
11213       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11214     else
11215       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
11216   return Result;
11217 }
11218
11219 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11220 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11221 /// extracted from the vector.
11222 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11223   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11224   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11225   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11226   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11227     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11228   
11229   if (isa<UndefValue>(V))
11230     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11231   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11232     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11233   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11234     return CP->getOperand(EltNo);
11235   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11236     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11237     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11238       return 0;
11239     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11240     
11241     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11242     // inserted value.
11243     if (EltNo == IIElt) 
11244       return III->getOperand(1);
11245     
11246     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11247     // vector input.
11248     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11249   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11250     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11251     if (InEl < Width)
11252       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11253     else if (InEl < Width*2)
11254       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
11255     else
11256       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11257   }
11258   
11259   // Otherwise, we don't know.
11260   return 0;
11261 }
11262
11263 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11264
11265   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11266   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11267     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11268
11269   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11270   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11271     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11272   
11273   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11274     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
11275     // with that operand
11276     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11277     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11278       if (C->getOperand(i) != op0) {
11279         op0 = 0; 
11280         break;
11281       }
11282     if (op0)
11283       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11284   }
11285   
11286   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11287   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11288   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11289     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11290     unsigned VectorWidth = 
11291       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11292       
11293     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11294     // crashing the code below.
11295     if (IndexVal >= VectorWidth)
11296       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11297     
11298     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11299     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11300     // property.
11301     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11302       uint64_t UndefElts;
11303       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11304                                                 1 << IndexVal,
11305                                                 UndefElts)) {
11306         EI.setOperand(0, V);
11307         return &EI;
11308       }
11309     }
11310     
11311     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11312       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11313     
11314     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11315     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11316     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11317     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11318       if (const VectorType *VT = 
11319               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11320         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11321           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11322             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11323     }
11324   }
11325   
11326   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11327     if (I->hasOneUse()) {
11328       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11329       // profitable to do so
11330       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11331         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11332         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11333           ExtractElementInst *newEI0 = 
11334             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11335                                    EI.getName()+".lhs");
11336           ExtractElementInst *newEI1 =
11337             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11338                                    EI.getName()+".rhs");
11339           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11340           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11341           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11342         }
11343       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11344         unsigned AS = 
11345           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11346         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11347                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11348         GetElementPtrInst *GEP =
11349           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11350         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11351         return new LoadInst(GEP);
11352       }
11353     }
11354     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11355       // Extracting the inserted element?
11356       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11357         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11358       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11359       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11360       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11361           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11362         AddUsesToWorkList(EI);
11363         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11364         return &EI;
11365       }
11366     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11367       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11368       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11369       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11370         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11371         Value *Src;
11372         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
11373           Src = SVI->getOperand(0);
11374         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
11375           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
11376           Src = SVI->getOperand(1);
11377         } else {
11378           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11379         }
11380         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11381       }
11382     }
11383   }
11384   return 0;
11385 }
11386
11387 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11388 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11389 /// Otherwise, return false.
11390 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11391                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11392   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11393          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11394   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11395
11396   if (isa<UndefValue>(V)) {
11397     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11398     return true;
11399   } else if (V == LHS) {
11400     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11401       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11402     return true;
11403   } else if (V == RHS) {
11404     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11405       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11406     return true;
11407   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11408     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11409     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11410     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11411     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11412     
11413     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11414       return false;
11415     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11416     
11417     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11418       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11419       // transitively ok.
11420       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11421         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11422         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11423         return true;
11424       }      
11425     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11426       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11427           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11428         unsigned ExtractedIdx =
11429           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11430         
11431         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11432         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11433           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11434           // transitively ok.
11435           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11436             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11437             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11438               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11439                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11440             } else {
11441               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11442               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11443                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11444               
11445             }
11446             return true;
11447           }
11448         }
11449       }
11450     }
11451   }
11452   // TODO: Handle shufflevector here!
11453   
11454   return false;
11455 }
11456
11457 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11458 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11459 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11460 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11461                                      Value *&RHS) {
11462   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11463          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11464          "Invalid shuffle!");
11465   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11466
11467   if (isa<UndefValue>(V)) {
11468     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11469     return V;
11470   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11471     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11472     return V;
11473   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11474     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11475     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11476     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11477     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11478     
11479     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11480       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11481           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11482         unsigned ExtractedIdx =
11483           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11484         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11485         
11486         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11487         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11488         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11489           RHS = EI->getOperand(0);
11490           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11491           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11492             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11493           return V;
11494         }
11495         
11496         if (VecOp == RHS) {
11497           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11498           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11499           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11500             if (i != InsertedIdx)
11501               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11502           }
11503           return V;
11504         }
11505         
11506         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11507         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11508         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11509           return EI->getOperand(0);
11510         
11511       }
11512     }
11513   }
11514   // TODO: Handle shufflevector here!
11515   
11516   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11517   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11518     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11519   return V;
11520 }
11521
11522 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11523   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11524   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11525   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11526   
11527   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11528   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11529     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11530   
11531   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11532   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11533   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11534     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11535         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11536       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11537       unsigned ExtractedIdx =
11538         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11539       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11540       
11541       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11542         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11543       
11544       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11545         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11546       
11547       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11548       // back into the same place, just use the input vector.
11549       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11550         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11551       
11552       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11553       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11554       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11555       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11556       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11557         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11558         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11559         // Build a new shuffle mask.
11560         std::vector<Constant*> Mask;
11561         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11562           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11563         else {
11564           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11565           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11566                                                        NumVectorElts));
11567         } 
11568         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11569         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11570                                      ConstantVector::get(Mask));
11571       }
11572       
11573       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11574       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11575       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11576         std::vector<Constant*> Mask;
11577         Value *RHS = 0;
11578         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11579         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11580         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11581         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11582       }
11583     }
11584   }
11585
11586   return 0;
11587 }
11588
11589
11590 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11591   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11592   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11593   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11594
11595   bool MadeChange = false;
11596   
11597   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11598   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11599     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11600   
11601   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
11602   // the undef, change them to undefs.
11603   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
11604     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
11605     // with undef element refs and set MadeChange to true.
11606     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11607       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
11608         Mask[i] = 2*e;
11609         MadeChange = true;
11610       }
11611     }
11612     
11613     if (MadeChange) {
11614       // Remap any references to RHS to use LHS.
11615       std::vector<Constant*> Elts;
11616       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11617         if (Mask[i] == 2*e)
11618           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11619         else
11620           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11621       }
11622       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11623     }
11624   }
11625   
11626   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11627   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11628   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11629     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11630       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11631       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11632     }
11633     
11634     // Remap any references to RHS to use LHS.
11635     std::vector<Constant*> Elts;
11636     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11637       if (Mask[i] >= 2*e)
11638         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11639       else {
11640         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11641             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
11642           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11643         else
11644           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
11645         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11646       }
11647     }
11648     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11649     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11650     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11651     LHS = SVI.getOperand(0);
11652     RHS = SVI.getOperand(1);
11653     MadeChange = true;
11654   }
11655   
11656   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11657   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11658     
11659   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11660     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11661     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11662     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11663       
11664     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11665     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11666   }
11667
11668   // Eliminate identity shuffles.
11669   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11670   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11671   
11672   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11673   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11674   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11675   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11676   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11677   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11678   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11679   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11680   // (splat(splat)) -> splat.
11681   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11682     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11683       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11684
11685       std::vector<unsigned> NewMask;
11686       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11687         if (Mask[i] >= 2*e)
11688           NewMask.push_back(2*e);
11689         else
11690           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11691       
11692       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11693       // the replacement.
11694       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11695         std::vector<Constant*> Elts;
11696         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11697           if (NewMask[i] >= e*2) {
11698             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11699           } else {
11700             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11701           }
11702         }
11703         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11704                                      LHSSVI->getOperand(1),
11705                                      ConstantVector::get(Elts));
11706       }
11707     }
11708   }
11709
11710   return MadeChange ? &SVI : 0;
11711 }
11712
11713
11714
11715
11716 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11717 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11718 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11719 /// end of its block.
11720 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11721   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11722
11723   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11724   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11725     return false;
11726
11727   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11728   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11729         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11730     return false;
11731
11732   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11733   // the end of block that could change the value.
11734   if (I->mayReadFromMemory()) {
11735     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11736          Scan != E; ++Scan)
11737       if (Scan->mayWriteToMemory())
11738         return false;
11739   }
11740
11741   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
11742   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
11743
11744   I->moveBefore(InsertPos);
11745   ++NumSunkInst;
11746   return true;
11747 }
11748
11749
11750 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11751 /// all reachable code to the worklist.
11752 ///
11753 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11754 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11755 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11756 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11757 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11758 ///
11759 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11760                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11761                                        InstCombiner &IC,
11762                                        const TargetData *TD) {
11763   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
11764   Worklist.push_back(BB);
11765
11766   while (!Worklist.empty()) {
11767     BB = Worklist.back();
11768     Worklist.pop_back();
11769     
11770     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11771     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11772     
11773     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11774       Instruction *Inst = BBI++;
11775       
11776       // DCE instruction if trivially dead.
11777       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11778         ++NumDeadInst;
11779         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11780         Inst->eraseFromParent();
11781         continue;
11782       }
11783       
11784       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11785       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11786         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11787         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11788         ++NumConstProp;
11789         Inst->eraseFromParent();
11790         continue;
11791       }
11792      
11793       IC.AddToWorkList(Inst);
11794     }
11795
11796     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11797     // constant, only visit the reachable successor.
11798     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11799     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11800       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11801         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11802         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11803         Worklist.push_back(ReachableBB);
11804         continue;
11805       }
11806     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11807       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11808         // See if this is an explicit destination.
11809         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11810           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11811             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11812             Worklist.push_back(ReachableBB);
11813             continue;
11814           }
11815         
11816         // Otherwise it is the default destination.
11817         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11818         continue;
11819       }
11820     }
11821     
11822     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11823       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
11824   }
11825 }
11826
11827 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
11828   bool Changed = false;
11829   TD = &getAnalysis<TargetData>();
11830   
11831   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
11832              << F.getNameStr() << "\n");
11833
11834   {
11835     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
11836     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
11837     // track of which blocks we visit.
11838     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
11839     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
11840
11841     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
11842     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
11843     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
11844     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
11845       if (!Visited.count(BB)) {
11846         Instruction *Term = BB->getTerminator();
11847         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
11848           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
11849
11850           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11851           ++NumDeadInst;
11852
11853           if (!I->use_empty())
11854             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
11855           I->eraseFromParent();
11856         }
11857       }
11858   }
11859
11860   while (!Worklist.empty()) {
11861     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
11862     if (I == 0) continue;  // skip null values.
11863
11864     // Check to see if we can DCE the instruction.
11865     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11866       // Add operands to the worklist.
11867       if (I->getNumOperands() < 4)
11868         AddUsesToWorkList(*I);
11869       ++NumDeadInst;
11870
11871       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11872
11873       I->eraseFromParent();
11874       RemoveFromWorkList(I);
11875       continue;
11876     }
11877
11878     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
11879     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
11880       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
11881
11882       // Add operands to the worklist.
11883       AddUsesToWorkList(*I);
11884       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
11885
11886       ++NumConstProp;
11887       I->eraseFromParent();
11888       RemoveFromWorkList(I);
11889       continue;
11890     }
11891
11892     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
11893     // FIXME: Remove GetResultInst test when first class support for aggregates
11894     // is implemented.
11895     if (I->hasOneUse() && !isa<GetResultInst>(I)) {
11896       BasicBlock *BB = I->getParent();
11897       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
11898       if (UserParent != BB) {
11899         bool UserIsSuccessor = false;
11900         // See if the user is one of our successors.
11901         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
11902           if (*SI == UserParent) {
11903             UserIsSuccessor = true;
11904             break;
11905           }
11906
11907         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
11908         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
11909         // otherwise), we can keep going.
11910         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
11911             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
11912           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
11913           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
11914       }
11915     }
11916
11917     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
11918 #ifndef NDEBUG
11919     std::string OrigI;
11920 #endif
11921     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
11922     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
11923       ++NumCombined;
11924       // Should we replace the old instruction with a new one?
11925       if (Result != I) {
11926         DOUT << "IC: Old = " << *I
11927              << "    New = " << *Result;
11928
11929         // Everything uses the new instruction now.
11930         I->replaceAllUsesWith(Result);
11931
11932         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
11933         AddToWorkList(Result);
11934         AddUsersToWorkList(*Result);
11935
11936         // Move the name to the new instruction first.
11937         Result->takeName(I);
11938
11939         // Insert the new instruction into the basic block...
11940         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
11941         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
11942
11943         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
11944           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
11945             ++InsertPos;
11946
11947         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
11948
11949         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
11950         // use counts.
11951         AddUsesToWorkList(*I);
11952
11953         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
11954         // we do not process an instruction that has been deleted.
11955         RemoveFromWorkList(I);
11956
11957         // Erase the old instruction.
11958         InstParent->getInstList().erase(I);
11959       } else {
11960 #ifndef NDEBUG
11961         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
11962              << "    New = " << *I;
11963 #endif
11964
11965         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
11966         // if so, remove it.
11967         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11968           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
11969           // use counts.
11970           AddUsesToWorkList(*I);
11971
11972           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
11973           // occurrences of this instruction.
11974           RemoveFromWorkList(I);
11975           I->eraseFromParent();
11976         } else {
11977           AddToWorkList(I);
11978           AddUsersToWorkList(*I);
11979         }
11980       }
11981       Changed = true;
11982     }
11983   }
11984
11985   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
11986     
11987   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
11988   WorklistMap.clear();
11989   return Changed;
11990 }
11991
11992
11993 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
11994   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
11995   
11996   bool EverMadeChange = false;
11997
11998   // Iterate while there is work to do.
11999   unsigned Iteration = 0;
12000   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12001     EverMadeChange = true;
12002   return EverMadeChange;
12003 }
12004
12005 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12006   return new InstCombiner();
12007 }
12008