lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
  12 // simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add int %X, 1
  16 //    %Z = add int %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add int %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. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All SetCC 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/Target/TargetData.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  49 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  51 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  53 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  54 #include <algorithm>
  55 using namespace llvm;
  56 using namespace llvm::PatternMatch;
  57
  58 namespace {
  59   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  60   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  61   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  62   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
  63
  64   class InstCombiner : public FunctionPass,
  65                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  66     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  67     std::vector<Instruction*> WorkList;
  68     TargetData *TD;
  69
  70     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  71     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  72     /// now.
  73     ///
  74     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
  75       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  76            UI != UE; ++UI)
  77         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  78     }
  79
  80     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  81     /// the work lists because they might get more simplified now.
  82     ///
  83     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  84       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  85         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  86           WorkList.push_back(Op);
  87     }
  88
  89     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  90     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  91   public:
  92     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  93
  94     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  95       AU.addRequired<TargetData>();
  96       AU.setPreservesCFG();
  97     }
  98
  99     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
 100
 101     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 102     // instruction types.  The semantics are as follows:
 103     // Return Value:
 104     //    null        - No change was made
 105     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 106     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 107     //
 108     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 109     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 110     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitSetCondInst(SetCondInst &I);
 117     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI);
 118
 119     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
 120                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
 121     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 122     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 123     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 124                                 Instruction *FI);
 125     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 126     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 127     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 128     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 129     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 130     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 131     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 132     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 133     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
 134     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 135     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 136
 137     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 138     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 139
 140   private:
 141     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 142     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 143
 144   public:
 145     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 146     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 147     //
 148     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 149       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 150              "New instruction already inserted into a basic block!");
 151       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 152       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 153       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 154       return New;
 155     }
 156
 157     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 158     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 159     /// cast.
 160     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 161       if (V->getType() == Ty) return V;
 162
 163       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 164       WorkList.push_back(C);
 165       return C;
 166     }
 167
 168     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 169     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 170     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 171     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 172     // modified.
 173     //
 174     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 175       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 176       if (&I != V) {
 177         I.replaceAllUsesWith(V);
 178         return &I;
 179       } else {
 180         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 181         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 182         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
 183         return &I;
 184       }
 185     }
 186
 187     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 188     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 189     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 190     // this function.
 191     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 192       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 193       AddUsesToWorkList(I);
 194       removeFromWorkList(&I);
 195       I.eraseFromParent();
 196       return 0;  // Don't do anything with FI
 197     }
 198
 199
 200   private:
 201     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 202     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 203     /// casts that are known to not do anything...
 204     ///
 205     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 206                                    Instruction *InsertBefore);
 207
 208     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 209     // operators.
 210     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 211
 212
 213     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 214     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 215     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 216     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 217
 218     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
 219     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
 220     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
 221     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
 222
 223     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 224                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 225
 226     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantIntegral *Mask,
 227                               bool isSub, Instruction &I);
 228
 229     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 230                                  bool Inside, Instruction &IB);
 231   };
 232
 233   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 234 }
 235
 236 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 237 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
 238 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 239   if (isa<Instruction>(V)) {
 240     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 241       return 3;
 242     return 4;
 243   }
 244   if (isa<Argument>(V)) return 3;
 245   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
 246 }
 247
 248 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 249 // it.
 250 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 251   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 252 }
 253
 254 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 255 // though a va_arg area...
 256 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 257   switch (Ty->getTypeID()) {
 258   case Type::SByteTyID:
 259   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 260   case Type::UByteTyID:
 261   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 262   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 263   default:               return Ty;
 264   }
 265 }
 266
 267 /// isCast - If the specified operand is a CastInst or a constant expr cast,
 268 /// return the operand value, otherwise return null.
 269 static Value *isCast(Value *V) {
 270   if (CastInst *I = dyn_cast<CastInst>(V))
 271     return I->getOperand(0);
 272   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 273     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
 274       return CE->getOperand(0);
 275   return 0;
 276 }
 277
 278 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 279 // operators:
 280 //
 281 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 282 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 283 //     binary operators.
 284 //
 285 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 286 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 287 //
 288 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 289   bool Changed = false;
 290   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 291     Changed = !I.swapOperands();
 292
 293   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 294   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 295   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 296     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 297       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 298         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 299                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 300                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 301         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 302         I.setOperand(1, Folded);
 303         return true;
 304       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 305         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 306             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 307           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 308           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 309
 310           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 311           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 312           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 313                                                     Op1->getOperand(0),
 314                                                     Op1->getName(), &I);
 315           WorkList.push_back(New);
 316           I.setOperand(0, New);
 317           I.setOperand(1, Folded);
 318           return true;
 319         }
 320     }
 321   return Changed;
 322 }
 323
 324 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 325 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 326 //
 327 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 328   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 329     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 330
 331   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 332   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 333     return ConstantExpr::getNeg(C);
 334   return 0;
 335 }
 336
 337 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 338   if (BinaryOperator::isNot(V))
 339     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
 340
 341   // Constants can be considered to be not'ed values...
 342   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 343     return ConstantExpr::getNot(C);
 344   return 0;
 345 }
 346
 347 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 348 // other computations (because it has a constant operand), return the
 349 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 350 // Otherwise, return null.
 351 //
 352 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 353   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 354     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 355       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 356         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 357           return I->getOperand(0);
 358       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 359         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 360           // The multiplier is really 1 << CST.
 361           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 362           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
 363           return I->getOperand(0);
 364         }
 365     }
 366   return 0;
 367 }
 368
 369 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
 370 /// expression, return it.
 371 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
 372   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
 373   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 374     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 375       return cast<User>(V);
 376   return false;
 377 }
 378
 379 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 380 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 381   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 382                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 383 }
 384 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 385   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 386                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 387 }
 388
 389 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 390 // true when both operands are equal...
 391 //
 392 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 393   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 394          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 395          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 396 }
 397
 398 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
 399 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
 400 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
 401 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
 402 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
 403 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
 404 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
 405 ///
 406 template<typename Functor>
 407 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
 408   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
 409   Value *LHS = Root.getOperand(0);
 410
 411   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
 412   if (F.shouldApply(LHS))
 413     return F.apply(Root);
 414
 415   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
 416   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 417   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
 418     // Should we apply this transform to the RHS?
 419     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
 420
 421     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
 422     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
 423       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
 424       ShouldApply = true;
 425     }
 426
 427     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
 428     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
 429     if (ShouldApply) {
 430       BasicBlock *BB = Root.getParent();
 431
 432       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
 433       // and perform the reassociation.
 434       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
 435
 436       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
 437       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
 438
 439       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
 440       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
 441       if (&Root == TmpLHSI) {
 442         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
 443         return 0;
 444       }
 445       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
 446       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
 447       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
 448       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
 449       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
 450       ARI = Root;
 451
 452       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
 453       // get to LHSI.
 454       while (TmpLHSI != LHSI) {
 455         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
 456         // Move the instruction to immediately before the chain we are
 457         // constructing to avoid breaking dominance properties.
 458         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
 459         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
 460         ARI = NextLHSI;
 461
 462         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
 463         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
 464         TmpLHSI = NextLHSI;
 465         ExtraOperand = NextOp;
 466       }
 467
 468       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
 469       // the transformation...
 470       return F.apply(Root);
 471     }
 472
 473     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
 474   }
 475   return 0;
 476 }
 477
 478
 479 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
 480 struct AddRHS {
 481   Value *RHS;
 482   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
 483   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
 484   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 485     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
 486                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
 487   }
 488 };
 489
 490 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
 491 //                 iff C1&C2 == 0
 492 struct AddMaskingAnd {
 493   Constant *C2;
 494   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
 495   bool shouldApply(Value *LHS) const {
 496     ConstantInt *C1;
 497     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
 498            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
 499   }
 500   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 501     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
 502   }
 503 };
 504
 505 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 506                                              InstCombiner *IC) {
 507   if (isa<CastInst>(I)) {
 508     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
 509       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
 510
 511     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
 512                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
 513   }
 514
 515   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 516   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 517   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 518
 519   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 520     if (ConstIsRHS)
 521       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 522     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 523   }
 524
 525   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 526   if (!ConstIsRHS)
 527     std::swap(Op0, Op1);
 528   Instruction *New;
 529   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 530     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
 531   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
 532     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
 533   else {
 534     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
 535     abort();
 536   }
 537   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
 538 }
 539
 540 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 541 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 542 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 543 // not have a second operand.
 544 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
 545                                      InstCombiner *IC) {
 546   // Don't modify shared select instructions
 547   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 548   Value *TV = SI->getOperand(1);
 549   Value *FV = SI->getOperand(2);
 550
 551   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 552     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
 553     if (SI->getType() == Type::BoolTy) return 0;
 554
 555     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
 556     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
 557
 558     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 559                           SelectFalseVal);
 560   }
 561   return 0;
 562 }
 563
 564
 565 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
 566 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
 567 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
 568 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
 569   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 570   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 571   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0 ||
 572       !isa<Constant>(PN->getIncomingValue(0))) return 0;
 573
 574   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
 575   // cannot do the transformation.
 576   for (unsigned i = 1; i != NumPHIValues; ++i)
 577     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 578       return 0;
 579
 580   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 581   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
 582   I.setName("");
 583   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
 584   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 585
 586   // Next, add all of the operands to the PHI.
 587   if (I.getNumOperands() == 2) {
 588     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 589     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 590       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 591       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
 592                          PN->getIncomingBlock(i));
 593     }
 594   } else {
 595     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
 596     const Type *RetTy = I.getType();
 597     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 598       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 599       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
 600                          PN->getIncomingBlock(i));
 601     }
 602   }
 603   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 604 }
 605
 606 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 607   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 608   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 609
 610   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
 611     // X + undef -> undef
 612     if (isa<UndefValue>(RHS))
 613       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
 614
 615     // X + 0 --> X
 616     if (!I.getType()->isFloatingPoint() && // -0 + +0 = +0, so it's not a noop
 617         RHSC->isNullValue())
 618       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 619
 620     // X + (signbit) --> X ^ signbit
 621     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
 622       unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 623       uint64_t Val = CI->getRawValue() & (1ULL << NumBits)-1;
 624       if (Val == (1ULL << (NumBits-1)))
 625         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
 626     }
 627
 628     if (isa<PHINode>(LHS))
 629       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 630         return NV;
 631   }
 632
 633   // X + X --> X << 1
 634   if (I.getType()->isInteger()) {
 635     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
 636
 637     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
 638       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 639         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
 640           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
 641     }
 642     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
 643       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 644         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
 645           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
 646     }
 647   }
 648
 649   // -A + B  -->  B - A
 650   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 651     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
 652
 653   // A + -B  -->  A - B
 654   if (!isa<Constant>(RHS))
 655     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 656       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
 657
 658
 659   ConstantInt *C2;
 660   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
 661     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
 662       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
 663
 664     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
 665     ConstantInt *C1;
 666     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
 667       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
 668   }
 669
 670   // X + X*C --> X * (C+1)
 671   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
 672     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
 673
 674
 675   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 676   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
 677     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
 678
 679   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
 680     Value *X;
 681     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
 682       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 683       return BinaryOperator::createSub(C, X);
 684     }
 685
 686     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
 687     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
 688       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
 689       if (Anded == CRHS) {
 690         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
 691         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
 692         uint64_t AddRHSV = CRHS->getRawValue();
 693
 694         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
 695         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
 696         AddRHSHighBits &= ~0ULL >> (64-C2->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
 697
 698         // See if the and mask includes all of these bits.
 699         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getRawValue();
 700
 701         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
 702           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
 703           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
 704                                                             LHS->getName()), I);
 705           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
 706         }
 707       }
 708     }
 709
 710     // Try to fold constant add into select arguments.
 711     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
 712       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 713         return R;
 714   }
 715
 716   return Changed ? &I : 0;
 717 }
 718
 719 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
 720 // highest order bit set.
 721 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
 722   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 723   return (CI->getRawValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
 724 }
 725
 726 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
 727 ///
 728 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
 729   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
 730     const Type *CTy = CI->getType();
 731     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
 732     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
 733       if (CTy->getPrimitiveSizeInBits() == OpTy->getPrimitiveSizeInBits())
 734         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 735     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
 736       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 737   }
 738   return V;
 739 }
 740
 741 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
 742   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 743
 744   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
 745     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 746
 747   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
 748   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
 749     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
 750
 751   if (isa<UndefValue>(Op0))
 752     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
 753   if (isa<UndefValue>(Op1))
 754     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
 755
 756   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
 757     // Replace (-1 - A) with (~A)...
 758     if (C->isAllOnesValue())
 759       return BinaryOperator::createNot(Op1);
 760
 761     // C - ~X == X + (1+C)
 762     Value *X = 0;
 763     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
 764       return BinaryOperator::createAdd(X,
 765                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
 766     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
 767     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
 768     if (C->isNullValue()) {
 769       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
 770       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
 771         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
 772           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
 773             const Type *NewTy;
 774             if (SI->getType()->isSigned())
 775               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
 776             else
 777               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
 778             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
 779             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
 780               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
 781               // value, then the new shift, then the new cast.
 782               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
 783                                                  SI->getOperand(0)->getName());
 784               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
 785               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
 786                                                     CU, SI->getName());
 787               if (NewShift->getType() == I.getType())
 788                 return NewShift;
 789               else {
 790                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
 791                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
 792               }
 793             }
 794           }
 795     }
 796
 797     // Try to fold constant sub into select arguments.
 798     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 799       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 800         return R;
 801
 802     if (isa<PHINode>(Op0))
 803       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 804         return NV;
 805   }
 806
 807   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
 808     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
 809         !Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
 810       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
 811         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
 812       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
 813         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
 814       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
 815         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
 816           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
 817           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
 818                                            Op1I->getOperand(0));
 819       }
 820     }
 821
 822     if (Op1I->hasOneUse()) {
 823       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
 824       // is not used by anyone else...
 825       //
 826       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 827           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
 828         // Swap the two operands of the subexpr...
 829         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
 830         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
 831         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
 832
 833         // Create the new top level add instruction...
 834         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
 835       }
 836
 837       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
 838       //
 839       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
 840           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
 841         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
 842
 843         Value *NewNot =
 844           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
 845         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
 846       }
 847
 848       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
 849       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
 850         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
 851           if (CSI->isNullValue())
 852             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
 853               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
 854                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
 855
 856       // X - X*C --> X * (1-C)
 857       ConstantInt *C2 = 0;
 858       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
 859         Constant *CP1 =
 860           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
 861         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
 862       }
 863     }
 864   }
 865
 866   if (!Op0->getType()->isFloatingPoint())
 867     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
 868       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
 869         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
 870           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
 871         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
 872           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
 873       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
 874         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
 875           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
 876       }
 877
 878   ConstantInt *C1;
 879   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
 880     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
 881       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
 882       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
 883     }
 884
 885     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
 886     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
 887       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
 888   }
 889   return 0;
 890 }
 891
 892 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
 893 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
 894 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
 895   if (RHS->getType()->isSigned()) {
 896     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
 897     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
 898            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
 899   } else {
 900     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
 901     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
 902     // the size of the integer type.
 903     if (Opcode == Instruction::SetGE)
 904       return RHSC->getValue() ==
 905         1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 906     if (Opcode == Instruction::SetGT)
 907       return RHSC->getValue() ==
 908         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
 909   }
 910   return false;
 911 }
 912
 913 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 914   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 915   Value *Op0 = I.getOperand(0);
 916
 917   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
 918     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 919
 920   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
 921   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
 922     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 923
 924       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
 925       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
 926         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
 927           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
 928             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
 929                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
 930
 931       if (CI->isNullValue())
 932         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
 933       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
 934         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 935       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
 936         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
 937
 938       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
 939       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
 940         uint64_t C = Log2_64(Val);
 941         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
 942                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 943       }
 944     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
 945       if (Op1F->isNullValue())
 946         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 947
 948       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
 949       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
 950       if (Op1F->getValue() == 1.0)
 951         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
 952     }
 953
 954     // Try to fold constant mul into select arguments.
 955     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 956       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 957         return R;
 958
 959     if (isa<PHINode>(Op0))
 960       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 961         return NV;
 962   }
 963
 964   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 965     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 966       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
 967
 968   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
 969   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
 970   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
 971   // formed.
 972   CastInst *BoolCast = 0;
 973   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
 974     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 975       BoolCast = CI;
 976   if (!BoolCast)
 977     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
 978       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 979         BoolCast = CI;
 980   if (BoolCast) {
 981     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
 982       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
 983       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
 984
 985       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
 986       // multiply into a shift/and combination.
 987       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
 988           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
 989         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
 990         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
 991                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 992         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
 993           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
 994           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
 995                                                     SCIOp0->getName()), I);
 996         }
 997
 998         Value *V =
 999           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
1000                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
1001                                             ".mask"), I);
1002
1003         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
1004         // or truncate to the multiply type.
1005         if (I.getType() != V->getType())
1006           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
1007
1008         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
1009         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
1010       }
1011     }
1012   }
1013
1014   return Changed ? &I : 0;
1015 }
1016
1017 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
1018   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1019
1020   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef / X -> 0
1021     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1022   if (isa<UndefValue>(Op1))
1023     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X / undef -> undef
1024
1025   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1026     // div X, 1 == X
1027     if (RHS->equalsInt(1))
1028       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1029
1030     // div X, -1 == -X
1031     if (RHS->isAllOnesValue())
1032       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
1033
1034     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1035       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
1036         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1037           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1038           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
1039                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1040         }
1041
1042     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1043     // if so, convert to a right shift.
1044     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1045       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
1046         if (isPowerOf2_64(Val)) {
1047           uint64_t C = Log2_64(Val);
1048           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1049                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1050         }
1051
1052     // -X/C -> X/-C
1053     if (RHS->getType()->isSigned())
1054       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
1055         return BinaryOperator::createDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1056
1057     if (!RHS->isNullValue()) {
1058       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1059         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1060           return R;
1061       if (isa<PHINode>(Op0))
1062         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1063           return NV;
1064     }
1065   }
1066
1067   // If this is 'udiv X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1068   // transform this into: '(Cond ? (udiv X, C1) : (udiv X, C2))'.
1069   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1070     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1071       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1072         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1073           I.setOperand(1, SFO);
1074           return &I;
1075         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1076           I.setOperand(1, STO);
1077           return &I;
1078         }
1079
1080         uint64_t TVA = STO->getValue(), FVA = SFO->getValue();
1081         if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
1082           unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
1083           Constant *TC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TSA);
1084           Instruction *TSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1085                                            TC, SI->getName()+".t");
1086           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
1087
1088           Constant *FC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, FSA);
1089           Instruction *FSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1090                                            FC, SI->getName()+".f");
1091           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
1092           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI);
1093         }
1094       }
1095
1096   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1097   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1098     if (LHS->equalsInt(0))
1099       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1100
1101   return 0;
1102 }
1103
1104
1105 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
1106   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1107   if (I.getType()->isSigned())
1108     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1109       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
1110           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
1111         // X % -Y -> X % Y
1112         AddUsesToWorkList(I);
1113         I.setOperand(1, RHSNeg);
1114         return &I;
1115       }
1116
1117   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
1118     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1119   if (isa<UndefValue>(Op1))
1120     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1121
1122   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1123     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1124       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1125
1126     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1127     // if so, convert to a bitwise and.
1128     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1129       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
1130         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
1131           return BinaryOperator::createAnd(Op0,
1132                                          ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
1133
1134     if (!RHS->isNullValue()) {
1135       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1136         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1137           return R;
1138       if (isa<PHINode>(Op0))
1139         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1140           return NV;
1141     }
1142   }
1143
1144   // If this is 'urem X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1145   // transform this into: '(Cond ? (urem X, C1) : (urem X, C2))'.
1146   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1147     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1148       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1149         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1150           I.setOperand(1, SFO);
1151           return &I;
1152         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1153           I.setOperand(1, STO);
1154           return &I;
1155         }
1156
1157         if (!(STO->getValue() & (STO->getValue()-1)) &&
1158             !(SFO->getValue() & (SFO->getValue()-1))) {
1159           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1160                                          SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
1161           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1162                                          SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
1163           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1164         }
1165       }
1166
1167   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
1168   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1169     if (LHS->equalsInt(0))
1170       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1171
1172   return 0;
1173 }
1174
1175 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
1176 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
1177   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
1178     // Calculate -1 casted to the right type...
1179     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1180     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
1181     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1182     return CU->getValue() == Val-1;
1183   }
1184
1185   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1186
1187   // Calculate 0111111111..11111
1188   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1189   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
1190   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1191   return CS->getValue() == Val-1;
1192 }
1193
1194 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
1195 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
1196   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1197     return CU->getValue() == 1;
1198
1199   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1200
1201   // Calculate 1111111111000000000000
1202   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1203   int64_t Val = -1;                    // All ones
1204   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
1205   return CS->getValue() == Val+1;
1206 }
1207
1208 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
1209 // constant.
1210 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
1211   uint64_t V = CI->getRawValue();
1212   return V && (V & (V-1)) == 0;
1213 }
1214
1215 #if 0   // Currently unused
1216 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
1217 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
1218   uint64_t V = CI->getRawValue();
1219
1220   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1221   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1222
1223   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1224   return U && V && (U & V) == 0;
1225 }
1226 #endif
1227
1228 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
1229 // This is the same as lowones(~X).
1230 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
1231   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
1232   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
1233
1234   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1235   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1236
1237   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1238   return U && V && (U & V) == 0;
1239 }
1240
1241
1242 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
1243 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
1244 ///
1245 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
1246 ///
1247 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
1248 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
1249 /// if A < B.
1250 ///
1251 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
1252   switch (SCI->getOpcode()) {
1253     // False -> 0
1254   case Instruction::SetGT: return 1;
1255   case Instruction::SetEQ: return 2;
1256   case Instruction::SetGE: return 3;
1257   case Instruction::SetLT: return 4;
1258   case Instruction::SetNE: return 5;
1259   case Instruction::SetLE: return 6;
1260     // True -> 7
1261   default:
1262     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
1263     return 0;
1264   }
1265 }
1266
1267 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
1268 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
1269 /// SetCC instruction.
1270 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
1271   switch (Opcode) {
1272   case 0: return ConstantBool::False;
1273   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
1274   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
1275   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
1276   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
1277   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
1278   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
1279   case 7: return ConstantBool::True;
1280   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
1281   }
1282 }
1283
1284 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1285 struct FoldSetCCLogical {
1286   InstCombiner &IC;
1287   Value *LHS, *RHS;
1288   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
1289     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
1290   bool shouldApply(Value *V) const {
1291     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
1292       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
1293               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
1294     return false;
1295   }
1296   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
1297     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
1298     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
1299       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
1300       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
1301     }
1302
1303     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
1304     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
1305     unsigned Code;
1306     switch (Log.getOpcode()) {
1307     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
1308     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
1309     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
1310     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
1311     }
1312
1313     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
1314     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1315       return I;
1316     // Otherwise, it's a constant boolean value...
1317     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
1318   }
1319 };
1320
1321
1322 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
1323 /// this predicate to simplify operations downstream.  V and Mask are known to
1324 /// be the same type.
1325 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, ConstantIntegral *Mask) {
1326   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
1327   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
1328   // to to an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
1329   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
1330   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
1331   // this won't lose us code quality.
1332   if (Mask->isNullValue())
1333     return true;
1334   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
1335     return ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue();
1336
1337   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1338     switch (I->getOpcode()) {
1339     case Instruction::And:
1340       // (X & C1) & C2 == 0   iff   C1 & C2 == 0.
1341       if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(I->getOperand(1)))
1342         if (ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue())
1343           return true;
1344       break;
1345     case Instruction::Or:
1346       // If the LHS and the RHS are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
1347       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask) &&
1348              MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask);
1349     case Instruction::Select:
1350       // If the T and F values are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
1351       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(2), Mask) &&
1352              MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask);
1353     case Instruction::Cast: {
1354       const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
1355       if (SrcTy == Type::BoolTy)
1356         return (Mask->getRawValue() & 1) == 0;
1357
1358       if (SrcTy->isInteger()) {
1359         // (cast <ty> X to int) & C2 == 0  iff <ty> could not have contained C2.
1360         if (SrcTy->isUnsigned() &&                      // Only handle zero ext.
1361             ConstantExpr::getCast(Mask, SrcTy)->isNullValue())
1362           return true;
1363
1364         // If this is a noop cast, recurse.
1365         if ((SrcTy->isSigned() && SrcTy->getUnsignedVersion() == I->getType())||
1366             SrcTy->getSignedVersion() == I->getType()) {
1367           Constant *NewMask =
1368             ConstantExpr::getCast(Mask, I->getOperand(0)->getType());
1369           return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
1370                                    cast<ConstantIntegral>(NewMask));
1371         }
1372       }
1373       break;
1374     }
1375     case Instruction::Shl:
1376       // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
1377       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
1378         return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
1379                       cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getUShr(Mask, SA)));
1380       break;
1381     case Instruction::Shr:
1382       // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1383       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
1384         if (I->getType()->isUnsigned()) {
1385           Constant *C1 = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I->getType());
1386           C1 = ConstantExpr::getShr(C1, SA);
1387           C1 = ConstantExpr::getAnd(C1, Mask);
1388           if (C1->isNullValue())
1389             return true;
1390         }
1391       break;
1392     }
1393   }
1394
1395   return false;
1396 }
1397
1398 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
1399 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
1400 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
1401 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
1402                                     ConstantIntegral *OpRHS,
1403                                     ConstantIntegral *AndRHS,
1404                                     BinaryOperator &TheAnd) {
1405   Value *X = Op->getOperand(0);
1406   Constant *Together = 0;
1407   if (!isa<ShiftInst>(Op))
1408     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
1409
1410   switch (Op->getOpcode()) {
1411   case Instruction::Xor:
1412     if (Op->hasOneUse()) {
1413       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1414       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1415       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1416       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1417       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1418     }
1419     break;
1420   case Instruction::Or:
1421     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1422       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1423
1424     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1425       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1426       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1427       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1428       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1429       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1430     }
1431     break;
1432   case Instruction::Add:
1433     if (Op->hasOneUse()) {
1434       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1435       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1436       // single bit constant.
1437       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1438
1439       // Clear bits that are not part of the constant.
1440       AndRHSV &= ~0ULL >> (64-AndRHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
1441
1442       // If there is only one bit set...
1443       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1444         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1445         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1446         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1447         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1448
1449         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1450         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1451           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1452           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1453           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1454           // no effect.
1455           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1456             TheAnd.setOperand(0, X);
1457             return &TheAnd;
1458           } else {
1459             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1460             // Pull the XOR out of the AND.
1461             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1462             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1463             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1464           }
1465         }
1466       }
1467     }
1468     break;
1469
1470   case Instruction::Shl: {
1471     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1472     // the anded constant includes them, clear them now!
1473     //
1474     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1475     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
1476     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
1477
1478     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
1479       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
1480     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
1481       TheAnd.setOperand(1, CI);
1482       return &TheAnd;
1483     }
1484     break;
1485   }
1486   case Instruction::Shr:
1487     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1488     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1489     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1490     //
1491     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1492       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1493       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
1494       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1495
1496       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
1497         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
1498       } else if (CI != AndRHS) {
1499         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
1500         return &TheAnd;
1501       }
1502     } else {   // Signed shr.
1503       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
1504       // with an and.
1505       if (Op->hasOneUse()) {
1506         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1507         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
1508         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1509         if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
1510           // Make the argument unsigned.
1511           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
1512           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
1513                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
1514                                    TheAnd);
1515           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
1516                                                     OpRHS, Op->getName()),
1517                                       TheAnd);
1518           Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
1519           ShVal = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2,
1520                                                              TheAnd.getName()),
1521                                       TheAnd);
1522           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
1523         }
1524       }
1525     }
1526     break;
1527   }
1528   return 0;
1529 }
1530
1531
1532 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
1533 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
1534 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
1535 /// insert new instructions.
1536 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
1537                                            bool Inside, Instruction &IB) {
1538   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
1539          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
1540   if (Inside) {
1541     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
1542       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
1543     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
1544       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
1545
1546     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1547     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
1548     InsertNewInstBefore(Add, IB);
1549     // Convert to unsigned for the comparison.
1550     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1551     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1552     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1553     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1554     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1555   }
1556
1557   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
1558     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
1559
1560   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
1561   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
1562     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
1563
1564   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
1565   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1566   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
1567   InsertNewInstBefore(Add, IB);
1568   // Convert to unsigned for the comparison.
1569   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1570   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1571   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1572   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1573   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1574 }
1575
1576 /// FoldLogicalPlusAnd - We know that Mask is of the form 0+1+, and that this is
1577 /// part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask, where isSub determines whether
1578 /// the operator is a sub.  If we can fold one of the following xforms:
1579 ///
1580 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
1581 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
1582 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
1583 ///
1584 /// return (A +/- B).
1585 ///
1586 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
1587                                         ConstantIntegral *Mask, bool isSub,
1588                                         Instruction &I) {
1589   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1590   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
1591       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
1592
1593   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1594
1595   switch (LHSI->getOpcode()) {
1596   default: return 0;
1597   case Instruction::And:
1598     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask)
1599       break;
1600     return 0;
1601   case Instruction::Or:
1602   case Instruction::Xor:
1603     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
1604       break;
1605     return 0;
1606   }
1607
1608   Instruction *New;
1609   if (isSub)
1610     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
1611   else
1612     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
1613   return InsertNewInstBefore(New, I);
1614 }
1615
1616
1617 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1618   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1619   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1620
1621   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
1622     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1623
1624   // and X, X = X
1625   if (Op0 == Op1)
1626     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1627
1628   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1629     // and X, -1 == X
1630     if (AndRHS->isAllOnesValue())
1631       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1632
1633     if (MaskedValueIsZero(Op0, AndRHS))        // LHS & RHS == 0
1634       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1635
1636     // If the mask is not masking out any bits, there is no reason to do the
1637     // and in the first place.
1638     ConstantIntegral *NotAndRHS =
1639       cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(AndRHS));
1640     if (MaskedValueIsZero(Op0, NotAndRHS))
1641       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1642
1643     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1644     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1645       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1646       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1647       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1648       switch (Op0I->getOpcode()) {
1649       case Instruction::Xor:
1650       case Instruction::Or:
1651         // (X ^ V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1652         // (X | V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1653         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS))
1654           return BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS);
1655         if (MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1656           return BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS);
1657
1658         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1659         if (Op0I->hasOneUse()) {
1660           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1661             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1662             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
1663                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
1664             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
1665             return BinaryOperator::create(
1666                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1667           }
1668           if (!isa<Constant>(NotAndRHS) &&
1669               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1670             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1671             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
1672                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
1673             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
1674             return BinaryOperator::create(
1675                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1676           }
1677         }
1678
1679         break;
1680       case Instruction::And:
1681         // (X & V) & C2 --> 0 iff (V & C2) == 0
1682         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS) ||
1683             MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1684           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1685         break;
1686       case Instruction::Add:
1687         // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+).
1688         if ((AndRHS->getRawValue() & AndRHS->getRawValue()+1) == 0) {
1689           // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1690           // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1691           // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1692           if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1693             return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
1694           if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1695             return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1696         }
1697         break;
1698
1699       case Instruction::Sub:
1700         // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+).
1701         if ((AndRHS->getRawValue() & AndRHS->getRawValue()+1) == 0) {
1702           // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1703           // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1704           // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1705           if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1706             return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
1707         }
1708         break;
1709       }
1710
1711       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1712         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1713           return Res;
1714     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1715       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
1716
1717       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
1718       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
1719       // frequently occurs for bitfield accesses.
1720       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
1721         if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
1722               I.getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
1723             CastOp->getNumOperands() == 2)
1724           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
1725             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
1726               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
1727               // into  : and (cast X to T), trunc(C1)&C2
1728               // This will folds the two ands together, which may allow other
1729               // simplifications.
1730               Instruction *NewCast =
1731                 new CastInst(CastOp->getOperand(0), I.getType(),
1732                              CastOp->getName()+".shrunk");
1733               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
1734
1735               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
1736               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);            // trunc(C1)&C2
1737               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
1738             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
1739               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
1740               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
1741               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
1742               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
1743                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
1744             }
1745       }
1746
1747
1748       // If this is an integer sign or zero extension instruction.
1749       if (SrcTy->isIntegral() &&
1750           SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
1751           CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
1752
1753         if (SrcTy->isUnsigned()) {
1754           // See if this and is clearing out bits that are known to be zero
1755           // anyway (due to the zero extension).
1756           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
1757           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
1758           Constant *Result = ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS);
1759           if (Result == Mask)  // The "and" isn't doing anything, remove it.
1760             return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
1761           if (Result != AndRHS) { // Reduce the and RHS constant.
1762             I.setOperand(1, Result);
1763             return &I;
1764           }
1765
1766         } else {
1767           if (CI->hasOneUse() && SrcTy->isInteger()) {
1768             // We can only do this if all of the sign bits brought in are masked
1769             // out.  Compute this by first getting 0000011111, then inverting
1770             // it.
1771             Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
1772             Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
1773             Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);    // 1's in the new bits.
1774             if (ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS)->isNullValue()) {
1775               // If the and is clearing all of the sign bits, change this to a
1776               // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
1777               // unsigned, then to the requested size.
1778               Value *CastOp = CI->getOperand(0);
1779               Instruction *NC =
1780                 new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
1781                              CI->getName()+".uns");
1782               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
1783               // Finally, insert a replacement for CI.
1784               NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
1785               CI->setName("");
1786               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
1787               WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
1788               I.setOperand(0, NC);
1789               return &I;               // The AND operand was modified.
1790             }
1791           }
1792         }
1793       }
1794     }
1795
1796     // Try to fold constant and into select arguments.
1797     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1798       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1799         return R;
1800     if (isa<PHINode>(Op0))
1801       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1802         return NV;
1803   }
1804
1805   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
1806   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
1807
1808   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
1809     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1810
1811   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1812   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1813     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1814                                                I.getName()+".demorgan");
1815     InsertNewInstBefore(Or, I);
1816     return BinaryOperator::createNot(Or);
1817   }
1818
1819   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
1820     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1821     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1822       return R;
1823
1824     Value *LHSVal, *RHSVal;
1825     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
1826     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
1827     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
1828       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
1829         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
1830             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
1831             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
1832             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
1833           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1834           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
1835           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
1836           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
1837             std::swap(LHS, RHS);
1838             std::swap(LHSCst, RHSCst);
1839             std::swap(LHSCC, RHSCC);
1840           }
1841
1842           // At this point, we know we have have two setcc instructions
1843           // comparing a value against two constants and and'ing the result
1844           // together.  Because of the above check, we know that we only have
1845           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
1846           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
1847           // equal.
1848           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1849
1850           switch (LHSCC) {
1851           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1852           case Instruction::SetEQ:
1853             switch (RHSCC) {
1854             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1855             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
1856             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
1857               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1858             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
1859             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
1860               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1861             }
1862           case Instruction::SetNE:
1863             switch (RHSCC) {
1864             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1865             case Instruction::SetLT:
1866               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
1867                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
1868               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
1869             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
1870             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
1871               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1872             case Instruction::SetNE:
1873               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
1874                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1875                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
1876                                                       LHSVal->getName()+".off");
1877                 InsertNewInstBefore(Add, I);
1878                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1879                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
1880                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
1881                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1882                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1883               }
1884               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
1885             }
1886             break;
1887           case Instruction::SetLT:
1888             switch (RHSCC) {
1889             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1890             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
1891             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
1892               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1893             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
1894             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
1895               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1896             }
1897           case Instruction::SetGT:
1898             switch (RHSCC) {
1899             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1900             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
1901               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1902             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
1903               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1904             case Instruction::SetNE:
1905               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
1906                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
1907               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
1908             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
1909               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
1910             }
1911           }
1912         }
1913   }
1914
1915   return Changed ? &I : 0;
1916 }
1917
1918 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1919   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1920   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1921
1922   if (isa<UndefValue>(Op1))
1923     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
1924                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1925
1926   // or X, X = X   or X, 0 == X
1927   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1928     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1929
1930   // or X, -1 == -1
1931   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1932     // If X is known to only contain bits that already exist in RHS, just
1933     // replace this instruction with RHS directly.
1934     if (MaskedValueIsZero(Op0,
1935                           cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(RHS))))
1936       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1937
1938     ConstantInt *C1; Value *X;
1939     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1940     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1941       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0->getName());
1942       Op0->setName("");
1943       InsertNewInstBefore(Or, I);
1944       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
1945     }
1946
1947     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1948     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1949       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1950       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1951       InsertNewInstBefore(Or, I);
1952       return BinaryOperator::createXor(Or,
1953                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
1954     }
1955
1956     // Try to fold constant and into select arguments.
1957     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1958       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1959         return R;
1960     if (isa<PHINode>(Op0))
1961       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1962         return NV;
1963   }
1964
1965   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
1966
1967   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
1968     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
1969       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1970   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
1971     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
1972       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1973
1974   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1975   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1976       MaskedValueIsZero(Op1, C1)) {
1977     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1, Op0->getName());
1978     Op0->setName("");
1979     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
1980   }
1981
1982   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1983   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1984       MaskedValueIsZero(Op0, C1)) {
1985     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0, Op1->getName());
1986     Op0->setName("");
1987     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
1988   }
1989
1990   // (A & C1)|(B & C2)
1991   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1992       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
1993
1994     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
1995       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
1996
1997
1998     // if A == (add B, C3)  or B == (add A, C4)
1999     ConstantInt *C3 = 0;
2000     Value *V = 0;
2001     if ((match(A, m_Add(m_Value(V), m_ConstantInt(C3))) && V == B ||
2002          match(B, m_Add(m_Value(V), m_ConstantInt(C3))) && V == A)) {
2003       if (V == A) std::swap(C1, C2);
2004       // We have: ((V + C3) & C1) | (V & C2)
2005       // if C2 = ~C1 and (C3 & C2) == 0 and C2 is 0+1+
2006       if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2) &&
2007           ConstantExpr::getAnd(C3, C2)->isNullValue() &&
2008           (C2->getRawValue() & (C2->getRawValue()+1)) == 0) {
2009         // Return V+C3.
2010         return ReplaceInstUsesWith(I, V == A ? B : A);
2011       }
2012     }
2013   }
2014
2015   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
2016     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
2017       return ReplaceInstUsesWith(I,
2018                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2019   } else {
2020     A = 0;
2021   }
2022   // Note, A is still live here!
2023   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
2024     if (Op0 == B)
2025       return ReplaceInstUsesWith(I,
2026                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2027
2028     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2029     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2030       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
2031                                               I.getName()+".demorgan"), I);
2032       return BinaryOperator::createNot(And);
2033     }
2034   }
2035
2036   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2037   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
2038     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2039       return R;
2040
2041     Value *LHSVal, *RHSVal;
2042     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2043     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2044     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2045       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2046         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
2047             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2048             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2049             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2050           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2051           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2052           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2053           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2054             std::swap(LHS, RHS);
2055             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2056             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2057           }
2058
2059           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2060           // comparing a value against two constants and or'ing the result
2061           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2062           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2063           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2064           // equal.
2065           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2066
2067           switch (LHSCC) {
2068           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2069           case Instruction::SetEQ:
2070             switch (RHSCC) {
2071             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2072             case Instruction::SetEQ:
2073               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
2074                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2075                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2076                                                       LHSVal->getName()+".off");
2077                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2078                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2079                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2080                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
2081                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2082                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2083               }
2084               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
2085
2086             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 | X > 14) -> no change
2087               break;
2088             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
2089             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
2090               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2091             }
2092             break;
2093           case Instruction::SetNE:
2094             switch (RHSCC) {
2095             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2096             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
2097             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
2098               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2099             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
2100             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15)  -> true
2101               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2102             }
2103             break;
2104           case Instruction::SetLT:
2105             switch (RHSCC) {
2106             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2107             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
2108               break;
2109             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
2110               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
2111             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
2112             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
2113               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2114             }
2115             break;
2116           case Instruction::SetGT:
2117             switch (RHSCC) {
2118             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2119             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
2120             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
2121               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2122             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
2123             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
2124               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2125             }
2126           }
2127         }
2128   }
2129
2130   return Changed ? &I : 0;
2131 }
2132
2133 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
2134 struct XorSelf {
2135   Value *RHS;
2136   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2137   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2138   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
2139     return &Xor;
2140   }
2141 };
2142
2143
2144 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2145   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2146   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2147
2148   if (isa<UndefValue>(Op1))
2149     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
2150
2151   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
2152   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
2153     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
2154     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2155   }
2156
2157   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2158     // xor X, 0 == X
2159     if (RHS->isNullValue())
2160       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2161
2162     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2163       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
2164       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
2165         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
2166           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
2167                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
2168
2169       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2170       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2171         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2172           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2173           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2174                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2175           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2176         }
2177
2178       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2179       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
2180         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
2181         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2182           Instruction *NotY =
2183             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
2184                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2185           InsertNewInstBefore(NotY, I);
2186           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
2187         }
2188       }
2189
2190       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2191         switch (Op0I->getOpcode()) {
2192         case Instruction::Add:
2193           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2194           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2195             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2196             return BinaryOperator::createSub(
2197                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2198                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2199                                           Op0I->getOperand(0));
2200           }
2201           break;
2202         case Instruction::And:
2203           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
2204           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
2205             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
2206           break;
2207         case Instruction::Or:
2208           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
2209           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
2210             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
2211           break;
2212         default: break;
2213         }
2214     }
2215
2216     // Try to fold constant and into select arguments.
2217     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2218       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2219         return R;
2220     if (isa<PHINode>(Op0))
2221       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2222         return NV;
2223   }
2224
2225   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2226     if (X == Op1)
2227       return ReplaceInstUsesWith(I,
2228                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2229
2230   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2231     if (X == Op0)
2232       return ReplaceInstUsesWith(I,
2233                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2234
2235   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
2236     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2237       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2238         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
2239         I.swapOperands();
2240         std::swap(Op0, Op1);
2241       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2242         I.swapOperands();
2243         std::swap(Op0, Op1);
2244       }
2245     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2246       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
2247         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
2248       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
2249         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
2250     }
2251
2252   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2253     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
2254       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
2255         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
2256       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
2257         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
2258                                                      Op1->getName()+".not"), I);
2259         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
2260       }
2261     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2262       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
2263         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2264       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
2265         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2266     }
2267
2268   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2269   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
2270   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2271       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) &&
2272       ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
2273     return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
2274
2275   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2276   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
2277     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2278       return R;
2279
2280   return Changed ? &I : 0;
2281 }
2282
2283 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
2284 /// overflowed for this type.
2285 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2286                             ConstantInt *In2) {
2287   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
2288   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
2289 }
2290
2291 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
2292   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
2293 }
2294
2295 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
2296 /// overflowed for this type.
2297 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2298                             ConstantInt *In2) {
2299   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
2300
2301   if (In1->getType()->isUnsigned())
2302     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
2303            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
2304   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
2305     return false;
2306   if (isPositive(In1))
2307     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
2308            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2309   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
2310          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2311 }
2312
2313 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2314 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2315 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2316 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
2317   TargetData &TD = IC.getTargetData();
2318   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2319   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
2320   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
2321   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
2322
2323   // Build a mask for high order bits.
2324   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL;
2325   PtrSizeMask >>= 64-(TD.getPointerSize()*8);
2326
2327   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2328     Value *Op = GEP->getOperand(i);
2329     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2330     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantUInt::get(UIntPtrTy, Size),
2331                                             SIntPtrTy);
2332     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2333       if (!OpC->isNullValue()) {
2334         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
2335         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
2336         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
2337           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
2338         else {
2339           // Emit an add instruction.
2340           Result = IC.InsertNewInstBefore(
2341              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
2342                                        GEP->getName()+".offs"), I);
2343         }
2344       }
2345     } else {
2346       // Convert to correct type.
2347       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
2348                                                Op->getName()+".c"), I);
2349       if (Size != 1)
2350         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2351         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
2352                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
2353
2354       // Emit an add instruction.
2355       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
2356                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
2357     }
2358   }
2359   return Result;
2360 }
2361
2362 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
2363 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
2364 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
2365                                         Instruction::BinaryOps Cond,
2366                                         Instruction &I) {
2367   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
2368
2369   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
2370     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
2371       RHS = CI->getOperand(0);
2372
2373   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
2374   if (PtrBase == RHS) {
2375     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
2376     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
2377     // index is zero or not.
2378     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
2379       Instruction *InVal = 0;
2380       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
2381       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2382         bool EmitIt = true;
2383         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
2384           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
2385             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2386           if (C->isNullValue())
2387             EmitIt = false;
2388           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
2389             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
2390           } else if (isa<ConstantInt>(C))
2391             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2392                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
2393         }
2394
2395         if (EmitIt) {
2396           Instruction *Comp =
2397             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
2398                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
2399           if (InVal == 0)
2400             InVal = Comp;
2401           else {
2402             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
2403             InsertNewInstBefore(Comp, I);
2404             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
2405               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
2406             else                              // True if all are equal
2407               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
2408           }
2409         }
2410       }
2411
2412       if (InVal)
2413         return InVal;
2414       else
2415         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
2416                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2417     }
2418
2419     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2420     // the result to fold to a constant!
2421     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
2422       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
2423       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2424       return new SetCondInst(Cond, Offset,
2425                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
2426     }
2427   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
2428     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
2429     // compare the base pointer.
2430     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
2431       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
2432       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
2433                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
2434       if (IndicesTheSame)
2435         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2436           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2437             IndicesTheSame = false;
2438             break;
2439           }
2440
2441       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
2442       if (IndicesTheSame)
2443         return new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0),
2444                                GEPRHS->getOperand(0));
2445
2446       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
2447       // different, bail out.
2448       return 0;
2449     }
2450
2451     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
2452     bool AllZeros = true;
2453     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2454       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
2455           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2456         AllZeros = false;
2457         break;
2458       }
2459     if (AllZeros)
2460       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
2461                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
2462
2463     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
2464     AllZeros = true;
2465     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2466       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
2467           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2468         AllZeros = false;
2469         break;
2470       }
2471     if (AllZeros)
2472       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
2473
2474     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
2475       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
2476       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
2477       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
2478       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2479         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2480           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
2481                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
2482             // Irreconcilable differences.
2483             NumDifferences = 2;
2484             break;
2485           } else {
2486             if (NumDifferences++) break;
2487             DiffOperand = i;
2488           }
2489         }
2490
2491       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
2492         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2493                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2494       else if (NumDifferences == 1) {
2495         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
2496         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
2497
2498         // Convert the operands to signed values to make sure to perform a
2499         // signed comparison.
2500         const Type *NewTy = LHSV->getType()->getSignedVersion();
2501         if (LHSV->getType() != NewTy)
2502           LHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(LHSV, NewTy,
2503                                                   LHSV->getName()), I);
2504         if (RHSV->getType() != NewTy)
2505           RHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(RHSV, NewTy,
2506                                                   RHSV->getName()), I);
2507         return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
2508       }
2509     }
2510
2511     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2512     // the result to fold to a constant!
2513     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
2514         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
2515       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
2516       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2517       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
2518       return new SetCondInst(Cond, L, R);
2519     }
2520   }
2521   return 0;
2522 }
2523
2524
2525 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(SetCondInst &I) {
2526   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2527   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2528   const Type *Ty = Op0->getType();
2529
2530   // setcc X, X
2531   if (Op0 == Op1)
2532     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
2533
2534   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
2535     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
2536
2537   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
2538   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
2539   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
2540        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
2541       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
2542        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
2543     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
2544
2545   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2546   if (Ty == Type::BoolTy) {
2547     switch (I.getOpcode()) {
2548     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
2549     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
2550       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2551       InsertNewInstBefore(Xor, I);
2552       return BinaryOperator::createNot(Xor);
2553     }
2554     case Instruction::SetNE:
2555       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
2556
2557     case Instruction::SetGT:
2558       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
2559       // FALL THROUGH
2560     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
2561       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2562       InsertNewInstBefore(Not, I);
2563       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
2564     }
2565     case Instruction::SetGE:
2566       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
2567       // FALL THROUGH
2568     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
2569       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2570       InsertNewInstBefore(Not, I);
2571       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
2572     }
2573     }
2574   }
2575
2576   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
2577   // can be folded into the comparison.
2578   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2579     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
2580     if (CI->isMinValue()) {
2581       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
2582         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2583       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
2584         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2585       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
2586         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2587       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
2588         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2589
2590     } else if (CI->isMaxValue()) {
2591       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
2592         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2593       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
2594         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2595       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
2596         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2597       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
2598         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2599
2600       // Comparing against a value really close to min or max?
2601     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
2602       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
2603         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
2604       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
2605         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
2606
2607     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
2608       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
2609         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
2610       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
2611         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
2612     }
2613
2614     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
2615     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
2616     // already been handled above, this requires little checking.
2617     //
2618     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
2619       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
2620     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
2621       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
2622
2623     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2624       switch (LHSI->getOpcode()) {
2625       case Instruction::And:
2626         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
2627             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
2628           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
2629           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
2630           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
2631           // access.
2632           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
2633           ConstantUInt *ShAmt;
2634           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
2635           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2636           const Type *Ty = LHSI->getType();
2637
2638           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
2639           // into the mask.  This can only happen with signed shift
2640           // rights, as they sign-extend.
2641           if (ShAmt) {
2642             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
2643                            Shift->getType()->isUnsigned();
2644             if (!CanFold) {
2645               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
2646               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
2647               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getValue();
2648               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
2649
2650               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShAmtVal);
2651               Constant *ShVal =
2652                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), OShAmt);
2653               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
2654                 CanFold = true;
2655             }
2656
2657             if (CanFold) {
2658               Constant *NewCst;
2659               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2660                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
2661               else
2662                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
2663
2664               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
2665               // compared.
2666               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
2667                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
2668                 // As a special case, check to see if this means that the
2669                 // result is always true or false now.
2670                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2671                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2672                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
2673                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2674               } else {
2675                 I.setOperand(1, NewCst);
2676                 Constant *NewAndCST;
2677                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2678                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
2679                 else
2680                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
2681                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
2682                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
2683                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
2684                 AddUsesToWorkList(I);
2685                 return &I;
2686               }
2687             }
2688           }
2689         }
2690         break;
2691
2692       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
2693         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2694           switch (I.getOpcode()) {
2695           default: break;
2696           case Instruction::SetEQ:
2697           case Instruction::SetNE: {
2698             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2699
2700             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
2701             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
2702             // simplified.
2703             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
2704               break;
2705
2706             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2707             // comparison cannot succeed.
2708             Constant *Comp =
2709               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
2710             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2711               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2712               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2713               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2714             }
2715
2716             if (LHSI->hasOneUse()) {
2717               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2718               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
2719               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
2720
2721               Constant *Mask;
2722               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2723                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2724               } else if (ShAmtVal != 0) {
2725                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2726               } else {
2727                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
2728               }
2729
2730               Instruction *AndI =
2731                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2732                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2733               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2734               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2735                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
2736             }
2737           }
2738           }
2739         }
2740         break;
2741
2742       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
2743         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2744           switch (I.getOpcode()) {
2745           default: break;
2746           case Instruction::SetEQ:
2747           case Instruction::SetNE: {
2748
2749             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
2750             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
2751             // simplified.
2752             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2753             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
2754               break;
2755
2756             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2757             // comparison cannot succeed.
2758             Constant *Comp =
2759               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
2760
2761             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2762               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2763               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2764               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2765             }
2766
2767             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
2768               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
2769
2770               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2771               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
2772               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
2773
2774               Constant *Mask;
2775               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2776                 Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
2777                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2778               } else {
2779                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2780               }
2781
2782               Instruction *AndI =
2783                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2784                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2785               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2786               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2787                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
2788             }
2789             break;
2790           }
2791           }
2792         }
2793         break;
2794
2795       case Instruction::Div:
2796         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
2797         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2798           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
2799           // Determine, based on the divide type, what the range is being
2800           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
2801           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
2802           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
2803           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
2804
2805           ConstantInt *Prod;
2806           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
2807
2808           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
2809
2810           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
2811           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
2812             LoBound = Prod;
2813             LoOverflow = ProdOV;
2814             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
2815           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
2816             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
2817               // Can't overflow.
2818               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
2819               HiBound = DivRHS;
2820             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
2821               LoBound = Prod;
2822               LoOverflow = ProdOV;
2823               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
2824             } else {                       // (X / pos) op neg
2825               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
2826               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
2827                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
2828               HiBound = Prod;
2829               HiOverflow = ProdOV;
2830             }
2831           } else {                                     // Divisor is < 0.
2832             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
2833               LoBound = AddOne(DivRHS);
2834               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2835               if (HiBound == DivRHS)
2836                 LoBound = 0;  // - INTMIN = INTMIN
2837             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
2838               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
2839               if (!LoOverflow)
2840                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
2841               HiBound = AddOne(Prod);
2842             } else {                       // (X / neg) op neg
2843               LoBound = Prod;
2844               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
2845               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
2846             }
2847
2848             // Dividing by a negate swaps the condition.
2849             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
2850           }
2851
2852           if (LoBound) {
2853             Value *X = LHSI->getOperand(0);
2854             switch (Opcode) {
2855             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
2856             case Instruction::SetEQ:
2857               if (LoOverflow && HiOverflow)
2858                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2859               else if (HiOverflow)
2860                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
2861               else if (LoOverflow)
2862                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
2863               else
2864                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
2865             case Instruction::SetNE:
2866               if (LoOverflow && HiOverflow)
2867                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2868               else if (HiOverflow)
2869                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2870               else if (LoOverflow)
2871                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2872               else
2873                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
2874             case Instruction::SetLT:
2875               if (LoOverflow)
2876                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2877               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2878             case Instruction::SetGT:
2879               if (HiOverflow)
2880                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2881               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2882             }
2883           }
2884         }
2885         break;
2886       }
2887
2888     // Simplify seteq and setne instructions...
2889     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2890         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
2891       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2892
2893       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
2894       // operand is a constant, simplify a bit.
2895       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2896         switch (BO->getOpcode()) {
2897         case Instruction::Rem:
2898           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
2899           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
2900               BO->hasOneUse() &&
2901               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1) {
2902             int64_t V = cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
2903             if (isPowerOf2_64(V)) {
2904               unsigned L2 = Log2_64(V);
2905               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
2906               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
2907                                                              UTy, "tmp"), I);
2908               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
2909               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
2910                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
2911               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
2912                                             Constant::getNullValue(UTy));
2913             }
2914           }
2915           break;
2916
2917         case Instruction::Add:
2918           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
2919           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2920             if (BO->hasOneUse())
2921               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2922                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
2923           } else if (CI->isNullValue()) {
2924             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
2925             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
2926             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
2927
2928             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
2929               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
2930             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
2931               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
2932             else if (BO->hasOneUse()) {
2933               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
2934               BO->setName("");
2935               InsertNewInstBefore(Neg, I);
2936               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
2937             }
2938           }
2939           break;
2940         case Instruction::Xor:
2941           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
2942           // the explicit xor.
2943           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
2944             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2945                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
2946
2947           // FALLTHROUGH
2948         case Instruction::Sub:
2949           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
2950           if (CI->isNullValue())
2951             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2952                                    BO->getOperand(1));
2953           break;
2954
2955         case Instruction::Or:
2956           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
2957           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
2958           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
2959             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
2960             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
2961               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2962           }
2963           break;
2964
2965         case Instruction::And:
2966           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2967             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
2968             // comparison can never succeed!
2969             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
2970                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
2971               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2972
2973             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
2974             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
2975               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
2976                                      Instruction::SetNE, Op0,
2977                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
2978
2979             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
2980             // to be a signed value as appropriate.
2981             if (isSignBit(BOC)) {
2982               Value *X = BO->getOperand(0);
2983               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
2984               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
2985                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
2986                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
2987               }
2988               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
2989                                          Instruction::SetGE, X,
2990                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
2991             }
2992
2993             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
2994             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
2995               Value *X = BO->getOperand(0);
2996               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
2997
2998               // If 'X' is signed, insert a cast now.
2999               if (NegX->getType()->isSigned()) {
3000                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
3001                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3002                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
3003               }
3004
3005               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
3006                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
3007             }
3008
3009           }
3010         default: break;
3011         }
3012       }
3013     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
3014       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
3015       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3016         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
3017         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
3018         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3019         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3020             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3021           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
3022                  "Source and destination signednesses should differ!");
3023           if (Cast->getType()->isSigned()) {
3024             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
3025             // vicinity of zero.
3026             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
3027               // X < 0  => x > 127
3028               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3029                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize-1))-1));
3030             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3031                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
3032               // X > -1  => x < 128
3033               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3034                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize-1)));
3035           } else {
3036             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
3037             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
3038                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
3039               // X < 128 => X > -1
3040               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3041                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
3042             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3043                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
3044               // X > 127 => X < 0
3045               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3046                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
3047           }
3048         }
3049       }
3050     }
3051   }
3052
3053   // Handle setcc with constant RHS's that can be integer, FP or pointer.
3054   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3055     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3056       switch (LHSI->getOpcode()) {
3057       case Instruction::GetElementPtr:
3058         if (RHSC->isNullValue()) {
3059           // Transform setcc GEP P, int 0, int 0, int 0, null -> setcc P, null
3060           bool isAllZeros = true;
3061           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
3062             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
3063                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
3064               isAllZeros = false;
3065               break;
3066             }
3067           if (isAllZeros)
3068             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
3069                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3070         }
3071         break;
3072
3073       case Instruction::PHI:
3074         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3075           return NV;
3076         break;
3077       case Instruction::Select:
3078         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3079         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3080         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3081         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
3082         if (LHSI->hasOneUse()) {
3083           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3084             // Fold the known value into the constant operand.
3085             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3086             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3087             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3088                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
3089                                                       I.getName()), I);
3090           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3091             // Fold the known value into the constant operand.
3092             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3093             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3094             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3095                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
3096                                                       I.getName()), I);
3097           }
3098         }
3099
3100         if (Op1)
3101           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3102         break;
3103       }
3104   }
3105
3106   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
3107   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
3108     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
3109       return NI;
3110   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
3111     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
3112                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
3113       return NI;
3114
3115   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
3116   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
3117   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3118     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
3119     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
3120         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
3121         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3122          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
3123       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3124       // operand, where it can often be eliminated completely.
3125       Op0 = CastOp0;
3126
3127       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
3128       // well.
3129       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3130         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
3131                                                                Op0->getType()))
3132           Op1 = CI2->getOperand(0);
3133
3134       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3135       if (Op1->getType() != Op0->getType())
3136         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3137           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
3138         } else {
3139           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
3140           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
3141           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
3142         }
3143       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
3144     }
3145
3146     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
3147     // This comes up when you have code like
3148     //   int X = A < B;
3149     //   if (X) ...
3150     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3151     // with a constant or another cast from the same type.
3152     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3153       if (Instruction *R = visitSetCondInstWithCastAndCast(I))
3154         return R;
3155   }
3156   return Changed ? &I : 0;
3157 }
3158
3159 // visitSetCondInstWithCastAndCast - Handle setcond (cast x to y), (cast/cst).
3160 // We only handle extending casts so far.
3161 //
3162 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI) {
3163   Value *LHSCIOp = cast<CastInst>(SCI.getOperand(0))->getOperand(0);
3164   const Type *SrcTy = LHSCIOp->getType();
3165   const Type *DestTy = SCI.getOperand(0)->getType();
3166   Value *RHSCIOp;
3167
3168   if (!DestTy->isIntegral() || !SrcTy->isIntegral())
3169     return 0;
3170
3171   unsigned SrcBits  = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3172   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3173   if (SrcBits >= DestBits) return 0;  // Only handle extending cast.
3174
3175   // Is this a sign or zero extension?
3176   bool isSignSrc  = SrcTy->isSigned();
3177   bool isSignDest = DestTy->isSigned();
3178
3179   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(SCI.getOperand(1))) {
3180     // Not an extension from the same type?
3181     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
3182     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) return 0;
3183   } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SCI.getOperand(1))) {
3184     // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3185     // reextended to DestTy.
3186     Constant *Res = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
3187
3188     if (ConstantExpr::getCast(Res, DestTy) == CI) {
3189       RHSCIOp = Res;
3190     } else {
3191       // If the value cannot be represented in the shorter type, we cannot emit
3192       // a simple comparison.
3193       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3194         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::False);
3195       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetNE)
3196         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::True);
3197
3198       // Evaluate the comparison for LT.
3199       Value *Result;
3200       if (DestTy->isSigned()) {
3201         // We're performing a signed comparison.
3202         if (isSignSrc) {
3203           // Signed extend and signed comparison.
3204           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0) // X < (small) --> false
3205             Result = ConstantBool::False;
3206           else
3207             Result = ConstantBool::True;              // X < (large) --> true
3208         } else {
3209           // Unsigned extend and signed comparison.
3210           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0)
3211             Result = ConstantBool::False;
3212           else
3213             Result = ConstantBool::True;
3214         }
3215       } else {
3216         // We're performing an unsigned comparison.
3217         if (!isSignSrc) {
3218           // Unsigned extend & compare -> always true.
3219           Result = ConstantBool::True;
3220         } else {
3221           // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
3222           // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
3223           Constant *NegOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
3224           Result = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSetGT(LHSCIOp,
3225                                                   NegOne, SCI.getName()), SCI);
3226         }
3227       }
3228
3229       // Finally, return the value computed.
3230       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetLT) {
3231         return ReplaceInstUsesWith(SCI, Result);
3232       } else {
3233         assert(SCI.getOpcode()==Instruction::SetGT &&"SetCC should be folded!");
3234         if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
3235           return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantExpr::getNot(CI));
3236         else
3237           return BinaryOperator::createNot(Result);
3238       }
3239     }
3240   } else {
3241     return 0;
3242   }
3243
3244   // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
3245   return BinaryOperator::create(SCI.getOpcode(), LHSCIOp, RHSCIOp);
3246 }
3247
3248 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
3249   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
3250   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3251   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3252
3253   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
3254   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
3255   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
3256       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
3257     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3258
3259   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
3260     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
3261       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3262     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
3263       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3264   }
3265   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3266     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())// X << undef, X >>u undef -> 0
3267       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3268     else
3269       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
3270   }
3271
3272   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
3273   if (!isLeftShift)
3274     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
3275       if (CSI->isAllOnesValue())
3276         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
3277
3278   // Try to fold constant and into select arguments.
3279   if (isa<Constant>(Op0))
3280     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
3281       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3282         return R;
3283
3284   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
3285   if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned()) {
3286     if (MaskedValueIsZero(Op0, ConstantInt::getMinValue(I.getType()))) {
3287       Value *V = InsertCastBefore(Op0, I.getType()->getUnsignedVersion(), I);
3288       V = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, V, Op1,
3289                                             I.getName()), I);
3290       return new CastInst(V, I.getType());
3291     }
3292   }
3293
3294   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
3295     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
3296     // of a signed value.
3297     //
3298     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3299     if (CUI->getValue() >= TypeBits) {
3300       if (!Op0->getType()->isSigned() || isLeftShift)
3301         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3302       else {
3303         I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
3304         return &I;
3305       }
3306     }
3307
3308     // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
3309     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3310       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
3311         if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3312           return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
3313                                            ConstantExpr::getShl(BOOp, CUI));
3314
3315     // Try to fold constant and into select arguments.
3316     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3317       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3318         return R;
3319     if (isa<PHINode>(Op0))
3320       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3321         return NV;
3322
3323     if (Op0->hasOneUse()) {
3324       // If this is a SHL of a sign-extending cast, see if we can turn the input
3325       // into a zero extending cast (a simple strength reduction).
3326       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3327         const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
3328         if (isLeftShift && SrcTy->isInteger() && SrcTy->isSigned() &&
3329             SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
3330                    CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3331           // We can change it to a zero extension if we are shifting out all of
3332           // the sign extended bits.  To check this, form a mask of all of the
3333           // sign extend bits, then shift them left and see if we have anything
3334           // left.
3335           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy); //     1111
3336           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());   // 00001111
3337           Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);   // 1's in the sign bits: 11110000
3338           if (ConstantExpr::getShl(Mask, CUI)->isNullValue()) {
3339             // If the shift is nuking all of the sign bits, change this to a
3340             // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
3341             // unsigned, then to the requested size.
3342             Value *CastOp = CI->getOperand(0);
3343             Instruction *NC =
3344               new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
3345                            CI->getName()+".uns");
3346             NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3347             // Finally, insert a replacement for CI.
3348             NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
3349             CI->setName("");
3350             NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3351             WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
3352             I.setOperand(0, NC);
3353             return &I;               // The SHL operand was modified.
3354           }
3355         }
3356       }
3357
3358       if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3359         // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3360         switch (Op0BO->getOpcode()) {
3361         default: break;
3362         case Instruction::Add:
3363         case Instruction::And:
3364         case Instruction::Or:
3365         case Instruction::Xor:
3366           // These operators commute.
3367           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3368           if (ShiftInst *XS = dyn_cast<ShiftInst>(Op0BO->getOperand(1)))
3369             if (isLeftShift && XS->hasOneUse() && XS->getOperand(1) == CUI &&
3370                 XS->getOpcode() == Instruction::Shr) {
3371               Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3372                                               Op0BO->getOperand(0), CUI,
3373                                               Op0BO->getName());
3374               InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3375               Instruction *X = BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS,
3376                                                       XS->getOperand(0),
3377                                                       XS->getName());
3378               InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
3379               Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
3380               C2 = ConstantExpr::getShl(C2, CUI);
3381               return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
3382             }
3383           // Fall through.
3384         case Instruction::Sub:
3385           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3386           if (ShiftInst *XS = dyn_cast<ShiftInst>(Op0BO->getOperand(0)))
3387             if (isLeftShift && XS->hasOneUse() && XS->getOperand(1) == CUI &&
3388                 XS->getOpcode() == Instruction::Shr) {
3389               Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3390                                               Op0BO->getOperand(1), CUI,
3391                                               Op0BO->getName());
3392               InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3393               Instruction *X = BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS,
3394                                                       XS->getOperand(0),
3395                                                       XS->getName());
3396               InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
3397               Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
3398               C2 = ConstantExpr::getShl(C2, CUI);
3399               return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
3400             }
3401           break;
3402         }
3403
3404
3405         // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
3406         // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
3407         if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
3408           bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
3409           bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
3410
3411           switch (Op0BO->getOpcode()) {
3412           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
3413           case Instruction::Add:
3414             isValid = isLeftShift;
3415             break;
3416           case Instruction::Or:
3417           case Instruction::Xor:
3418             highBitSet = false;
3419             break;
3420           case Instruction::And:
3421             highBitSet = true;
3422             break;
3423           }
3424
3425           // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
3426           // by the logical operation, do not perform the transformation.
3427           // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
3428           // the constant which would cause it to be modified for this
3429           // operation.
3430           //
3431           if (isValid && !isLeftShift && !I.getType()->isUnsigned()) {
3432             uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
3433             isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
3434           }
3435
3436           if (isValid) {
3437             Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, CUI);
3438
3439             Instruction *NewShift =
3440               new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), CUI,
3441                             Op0BO->getName());
3442             Op0BO->setName("");
3443             InsertNewInstBefore(NewShift, I);
3444
3445             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
3446                                           NewRHS);
3447           }
3448         }
3449       }
3450     }
3451
3452     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
3453     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3454       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
3455                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
3456         unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getValue();
3457         unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)CUI->getValue();
3458
3459         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
3460         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
3461           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
3462           if (Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Amt)
3463             Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3464           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
3465                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
3466         }
3467
3468         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
3469         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
3470         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
3471         if (I.getType()->isUnsigned() || isLeftShift) {
3472           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
3473           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
3474           if (isLeftShift)
3475             C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
3476           else
3477             C = ConstantExpr::getShr(C, ShiftAmt1C);
3478
3479           Instruction *Mask =
3480             BinaryOperator::createAnd(Op0SI->getOperand(0), C,
3481                                       Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
3482           InsertNewInstBefore(Mask, I);
3483
3484           // Figure out what flavor of shift we should use...
3485           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
3486             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
3487           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
3488             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
3489                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
3490           } else {
3491             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
3492                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3493           }
3494         }
3495       }
3496   }
3497
3498   return 0;
3499 }
3500
3501 enum CastType {
3502   Noop     = 0,
3503   Truncate = 1,
3504   Signext  = 2,
3505   Zeroext  = 3
3506 };
3507
3508 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
3509 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
3510 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
3511   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
3512          "Only works on integral types!");
3513   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSizeInBits();
3514   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSizeInBits();
3515
3516   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
3517   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
3518   if (Src->isSigned()) return Signext;
3519   return Zeroext;
3520 }
3521
3522
3523 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
3524 // instruction.
3525 //
3526 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
3527                                           const Type *DstTy, TargetData *TD) {
3528
3529   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
3530   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
3531   // int->float->int would not be allowed).
3532   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
3533     return true;
3534
3535   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
3536   // integers of the appropriate size for the code below.
3537   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
3538   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
3539   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
3540
3541   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
3542   // change...
3543   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
3544     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
3545     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
3546
3547     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
3548     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
3549     static const unsigned CastResult[] = {
3550       // First cast is noop
3551       0, 1, 2, 3,
3552       // First cast is a truncate
3553       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
3554       // First cast is a sign ext
3555       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
3556       // First cast is a zero ext
3557       3, 5, 3, 3,
3558     };
3559
3560     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
3561     switch (Result) {
3562     default: assert(0 && "Illegal table value!");
3563     case 0:
3564     case 1:
3565     case 2:
3566     case 3:
3567       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
3568       // truncates, we could eliminate more casts.
3569       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
3570     case 4:
3571       return false;  // Not possible to eliminate this here.
3572     case 5:
3573       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
3574       // is a truncate or noop.
3575       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
3576       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
3577         return true;
3578       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
3579       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
3580       return ResultCast == FirstCast;
3581     }
3582   }
3583   return false;
3584 }
3585
3586 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
3587   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
3588   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
3589     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
3590                                TD))
3591       return false;
3592   return true;
3593 }
3594
3595 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
3596 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
3597 /// casts that are known to not do anything...
3598 ///
3599 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
3600                                              Instruction *InsertBefore) {
3601   if (V->getType() == DestTy) return V;
3602   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3603     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
3604
3605   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
3606   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
3607   return CI;
3608 }
3609
3610 // CastInst simplification
3611 //
3612 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
3613   Value *Src = CI.getOperand(0);
3614
3615   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
3616   // instruction...
3617   if (CI.getType() == Src->getType())
3618     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
3619
3620   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
3621     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
3622
3623   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
3624   // one!
3625   //
3626   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
3627     Value *A = CSrc->getOperand(0);
3628     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
3629                                CI.getType(), TD)) {
3630       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
3631       // has a good chance of making CSrc dead.
3632       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
3633       return &CI;
3634     }
3635
3636     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
3637     // to convert this into a logical 'and' instruction.
3638     //
3639     if (A->getType()->isInteger() &&
3640         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
3641         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
3642         CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
3643                     CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()&&
3644         A->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
3645               CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3646       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
3647              "Cannot have type bigger than ulong!");
3648       uint64_t AndValue = ~0ULL>>(64-CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3649       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
3650                                           AndValue);
3651       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
3652       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
3653       if (And->getType() != CI.getType()) {
3654         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
3655         InsertNewInstBefore(And, CI);
3656         And = new CastInst(And, CI.getType());
3657       }
3658       return And;
3659     }
3660   }
3661
3662   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
3663   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
3664     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
3665                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
3666
3667   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
3668   // this into a cast of the original pointer!
3669   //
3670   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
3671     bool AllZeroOperands = true;
3672     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
3673       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
3674           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
3675         AllZeroOperands = false;
3676         break;
3677       }
3678     if (AllZeroOperands) {
3679       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
3680       return &CI;
3681     }
3682   }
3683
3684   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
3685   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
3686   //
3687   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
3688     if (AI->hasOneUse() && !AI->isArrayAllocation())
3689       if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType())) {
3690         // Get the type really allocated and the type casted to...
3691         const Type *AllocElTy = AI->getAllocatedType();
3692         const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
3693         if (AllocElTy->isSized() && CastElTy->isSized()) {
3694           uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
3695           uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
3696
3697           // If the allocation is for an even multiple of the cast type size
3698           if (CastElTySize && (AllocElTySize % CastElTySize == 0)) {
3699             Value *Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy,
3700                                          AllocElTySize/CastElTySize);
3701             std::string Name = AI->getName(); AI->setName("");
3702             AllocationInst *New;
3703             if (isa<MallocInst>(AI))
3704               New = new MallocInst(CastElTy, Amt, Name);
3705             else
3706               New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, Name);
3707             InsertNewInstBefore(New, *AI);
3708             return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
3709           }
3710         }
3711       }
3712
3713   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
3714     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
3715       return NV;
3716   if (isa<PHINode>(Src))
3717     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
3718       return NV;
3719
3720   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
3721   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
3722   // for now.
3723   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
3724     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
3725         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
3726       const Type *DestTy = CI.getType();
3727       unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3728       unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3729
3730       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
3731       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
3732
3733       switch (SrcI->getOpcode()) {
3734       case Instruction::Add:
3735       case Instruction::Mul:
3736       case Instruction::And:
3737       case Instruction::Or:
3738       case Instruction::Xor:
3739         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
3740         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
3741           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
3742           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
3743           // converting signedness, which is a noop.
3744           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
3745               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
3746             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
3747             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
3748             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
3749                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
3750           }
3751         }
3752
3753         // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
3754         if (SrcBitSize == 1 && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
3755             Op1 == ConstantBool::True &&
3756             (!Op0->hasOneUse() || !isa<SetCondInst>(Op0))) {
3757           Value *New = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, &CI);
3758           return BinaryOperator::createXor(New,
3759                                            ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
3760         }
3761         break;
3762       case Instruction::Shl:
3763         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
3764         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
3765         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
3766         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
3767         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
3768             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
3769           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
3770           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
3771         }
3772         break;
3773       case Instruction::Shr:
3774         // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
3775         // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
3776         // simplifications.
3777         if (DestBitSize < SrcBitSize && Src->getType()->isSigned() &&
3778             isa<ConstantInt>(Op1)) {
3779           unsigned ShiftAmt = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
3780           if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
3781             // Convert to unsigned.
3782             Value *N1 = InsertOperandCastBefore(Op0,
3783                                      Op0->getType()->getUnsignedVersion(), &CI);
3784             // Insert the new shift, which is now unsigned.
3785             N1 = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, N1,
3786                                                    Op1, Src->getName()), CI);
3787             return new CastInst(N1, CI.getType());
3788           }
3789         }
3790         break;
3791
3792       case Instruction::SetNE:
3793         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3794           if (Op1C->getRawValue() == 0) {
3795             // If the input only has the low bit set, simplify directly.
3796             Constant *Not1 =
3797               ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
3798             // cast (X != 0) to int  --> X if X&~1 == 0
3799             if (MaskedValueIsZero(Op0, cast<ConstantIntegral>(Not1))) {
3800               if (CI.getType() == Op0->getType())
3801                 return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
3802               else
3803                 return new CastInst(Op0, CI.getType());
3804             }
3805
3806             // If the input is an and with a single bit, shift then simplify.
3807             ConstantInt *AndRHS;
3808             if (match(Op0, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
3809               if (AndRHS->getRawValue() &&
3810                   (AndRHS->getRawValue() & (AndRHS->getRawValue()-1)) == 0) {
3811                 unsigned ShiftAmt = Log2_64(AndRHS->getRawValue());
3812                 // Perform an unsigned shr by shiftamt.  Convert input to
3813                 // unsigned if it is signed.
3814                 Value *In = Op0;
3815                 if (In->getType()->isSigned())
3816                   In = InsertNewInstBefore(new CastInst(In,
3817                         In->getType()->getUnsignedVersion(), In->getName()),CI);
3818                 // Insert the shift to put the result in the low bit.
3819                 In = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, In,
3820                                       ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt),
3821                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
3822                 if (CI.getType() == In->getType())
3823                   return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
3824                 else
3825                   return new CastInst(In, CI.getType());
3826               }
3827           }
3828         }
3829         break;
3830       case Instruction::SetEQ:
3831         // We if we are just checking for a seteq of a single bit and casting it
3832         // to an integer.  If so, shift the bit to the appropriate place then
3833         // cast to integer to avoid the comparison.
3834         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3835           // Is Op1C a power of two or zero?
3836           if ((Op1C->getRawValue() & Op1C->getRawValue()-1) == 0) {
3837             // cast (X == 1) to int -> X iff X has only the low bit set.
3838             if (Op1C->getRawValue() == 1) {
3839               Constant *Not1 =
3840                 ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
3841               if (MaskedValueIsZero(Op0, cast<ConstantIntegral>(Not1))) {
3842                 if (CI.getType() == Op0->getType())
3843                   return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
3844                 else
3845                   return new CastInst(Op0, CI.getType());
3846               }
3847             }
3848           }
3849         }
3850         break;
3851       }
3852     }
3853   return 0;
3854 }
3855
3856 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
3857 ///   %C = or %A, %B
3858 ///   %D = select %cond, %C, %A
3859 /// into:
3860 ///   %C = select %cond, %B, 0
3861 ///   %D = or %A, %C
3862 ///
3863 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
3864 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
3865 /// equal the other incoming value of the select.
3866 ///
3867 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
3868   switch (I->getOpcode()) {
3869   case Instruction::Add:
3870   case Instruction::Mul:
3871   case Instruction::And:
3872   case Instruction::Or:
3873   case Instruction::Xor:
3874     return 3;              // Can fold through either operand.
3875   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
3876   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
3877   case Instruction::Shr:
3878     return 1;
3879   default:
3880     return 0;              // Cannot fold
3881   }
3882 }
3883
3884 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
3885 /// function, return the identity constant that goes into the select.
3886 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
3887   switch (I->getOpcode()) {
3888   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
3889   case Instruction::Add:
3890   case Instruction::Sub:
3891   case Instruction::Or:
3892   case Instruction::Xor:
3893     return Constant::getNullValue(I->getType());
3894   case Instruction::Shl:
3895   case Instruction::Shr:
3896     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
3897   case Instruction::And:
3898     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
3899   case Instruction::Mul:
3900     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
3901   }
3902 }
3903
3904 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
3905 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
3906 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
3907                                           Instruction *FI) {
3908   if (TI->getNumOperands() == 1) {
3909     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
3910     // merge.
3911     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
3912       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
3913         return 0;
3914     } else {
3915       return 0;  // unknown unary op.
3916     }
3917
3918     // Fold this by inserting a select from the input values.
3919     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
3920                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
3921     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
3922     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
3923   }
3924
3925   // Only handle binary operators here.
3926   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
3927     return 0;
3928
3929   // Figure out if the operations have any operands in common.
3930   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
3931   bool MatchIsOpZero;
3932   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
3933     MatchOp  = TI->getOperand(0);
3934     OtherOpT = TI->getOperand(1);
3935     OtherOpF = FI->getOperand(1);
3936     MatchIsOpZero = true;
3937   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
3938     MatchOp  = TI->getOperand(1);
3939     OtherOpT = TI->getOperand(0);
3940     OtherOpF = FI->getOperand(0);
3941     MatchIsOpZero = false;
3942   } else if (!TI->isCommutative()) {
3943     return 0;
3944   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
3945     MatchOp  = TI->getOperand(0);
3946     OtherOpT = TI->getOperand(1);
3947     OtherOpF = FI->getOperand(0);
3948     MatchIsOpZero = true;
3949   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
3950     MatchOp  = TI->getOperand(1);
3951     OtherOpT = TI->getOperand(0);
3952     OtherOpF = FI->getOperand(1);
3953     MatchIsOpZero = true;
3954   } else {
3955     return 0;
3956   }
3957
3958   // If we reach here, they do have operations in common.
3959   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
3960                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
3961   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
3962
3963   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
3964     if (MatchIsOpZero)
3965       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
3966     else
3967       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
3968   } else {
3969     if (MatchIsOpZero)
3970       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
3971     else
3972       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
3973   }
3974 }
3975
3976 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
3977   Value *CondVal = SI.getCondition();
3978   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
3979   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
3980
3981   // select true, X, Y  -> X
3982   // select false, X, Y -> Y
3983   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
3984     if (C == ConstantBool::True)
3985       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3986     else {
3987       assert(C == ConstantBool::False);
3988       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3989     }
3990
3991   // select C, X, X -> X
3992   if (TrueVal == FalseVal)
3993     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3994
3995   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
3996     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3997   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
3998     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3999   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
4000     if (isa<Constant>(TrueVal))
4001       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4002     else
4003       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4004   }
4005
4006   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
4007     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
4008       if (C == ConstantBool::True) {
4009         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
4010         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
4011       } else {
4012         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
4013         Value *NotCond =
4014           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4015                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4016         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
4017       }
4018     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
4019       if (C == ConstantBool::False) {
4020         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
4021         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
4022       } else {
4023         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
4024         Value *NotCond =
4025           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4026                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4027         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
4028       }
4029     }
4030
4031   // Selecting between two integer constants?
4032   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
4033     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
4034       // select C, 1, 0 -> cast C to int
4035       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
4036         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
4037       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
4038         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
4039         Value *NotCond =
4040           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4041                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
4042         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
4043       }
4044
4045       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
4046       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
4047       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
4048       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
4049       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
4050         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
4051           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
4052                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
4053               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
4054               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
4055             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
4056               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
4057                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
4058                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
4059                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
4060                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
4061                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
4062                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
4063                 // false val is the zero.
4064                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
4065                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
4066                 Value *V = ICA;
4067                 if (ShouldNotVal)
4068                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
4069                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
4070                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
4071               }
4072     }
4073
4074   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
4075   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
4076     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
4077       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
4078       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4079         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4080       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
4081       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
4082         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4083       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
4084
4085     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
4086       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
4087       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4088         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4089       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
4090       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
4091         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4092       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
4093     }
4094   }
4095
4096   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4097     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4098       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
4099         bool isInverse = false;
4100         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
4101
4102         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
4103         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
4104           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
4105             return IV;
4106
4107         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
4108         // even legal for FP.
4109         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
4110             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
4111           AddOp = FI; SubOp = TI;
4112         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
4113                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
4114           AddOp = TI; SubOp = FI;
4115         }
4116
4117         if (AddOp) {
4118           Value *OtherAddOp = 0;
4119           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
4120             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
4121           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
4122             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
4123           }
4124
4125           if (OtherAddOp) {
4126             // So at this point we know we have:
4127             //        select C, (add X, Y), (sub X, ?)
4128             // We can do the transform profitably if either 'Y' = '?' or '?' is
4129             // a constant.
4130             if (SubOp->getOperand(1) == AddOp ||
4131                 isa<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4132               Value *NegVal;
4133               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4134                 NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
4135               } else {
4136                 NegVal = InsertNewInstBefore(
4137                            BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1)), SI);
4138               }
4139
4140               Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
4141               Value *NewFalseOp = NegVal;
4142               if (AddOp != TI)
4143                 std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
4144               Instruction *NewSel =
4145                 new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
4146
4147               NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4148               return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
4149             }
4150           }
4151         }
4152       }
4153
4154   // See if we can fold the select into one of our operands.
4155   if (SI.getType()->isInteger()) {
4156     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
4157     // transformation we are doing here.
4158     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4159       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
4160           !isa<Constant>(FalseVal))
4161         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
4162           unsigned OpToFold = 0;
4163           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
4164             OpToFold = 1;
4165           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
4166             OpToFold = 2;
4167           }
4168
4169           if (OpToFold) {
4170             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
4171             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
4172             Instruction *NewSel =
4173               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
4174                              Name);
4175             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4176             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
4177               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4178             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
4179               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4180             else {
4181               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4182             }
4183           }
4184         }
4185
4186     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4187       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
4188           !isa<Constant>(TrueVal))
4189         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
4190           unsigned OpToFold = 0;
4191           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
4192             OpToFold = 1;
4193           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
4194             OpToFold = 2;
4195           }
4196
4197           if (OpToFold) {
4198             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
4199             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
4200             Instruction *NewSel =
4201               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
4202                              Name);
4203             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4204             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
4205               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4206             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
4207               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4208             else {
4209               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4210             }
4211           }
4212         }
4213   }
4214
4215   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
4216     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
4217     SI.setOperand(1, FalseVal);
4218     SI.setOperand(2, TrueVal);
4219     return &SI;
4220   }
4221
4222   return 0;
4223 }
4224
4225
4226 // CallInst simplification
4227 //
4228 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
4229   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
4230   // visitCallSite.
4231   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(&CI)) {
4232     bool Changed = false;
4233
4234     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
4235     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
4236       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
4237
4238       // FIXME: Increase alignment here.
4239
4240       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
4241         if (CI->getRawValue() == 1) {
4242           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
4243           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
4244           // alignment is sufficient.
4245         }
4246     }
4247
4248     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
4249     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
4250     // into a call to memcpy.
4251     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI))
4252       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
4253         if (GVSrc->isConstant()) {
4254           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
4255           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction("llvm.memcpy",
4256                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
4257           CI.setOperand(0, MemCpy);
4258           Changed = true;
4259         }
4260
4261     if (Changed) return &CI;
4262   } else if (DbgStopPointInst *SPI = dyn_cast<DbgStopPointInst>(&CI)) {
4263     // If this stoppoint is at the same source location as the previous
4264     // stoppoint in the chain, it is not needed.
4265     if (DbgStopPointInst *PrevSPI =
4266         dyn_cast<DbgStopPointInst>(SPI->getChain()))
4267       if (SPI->getLineNo() == PrevSPI->getLineNo() &&
4268           SPI->getColNo() == PrevSPI->getColNo()) {
4269         SPI->replaceAllUsesWith(PrevSPI);
4270         return EraseInstFromFunction(CI);
4271       }
4272   }
4273
4274   return visitCallSite(&CI);
4275 }
4276
4277 // InvokeInst simplification
4278 //
4279 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
4280   return visitCallSite(&II);
4281 }
4282
4283 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
4284 //
4285 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
4286   bool Changed = false;
4287
4288   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
4289   // to the arguments of the call/invoke.
4290   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
4291
4292   Value *Callee = CS.getCalledValue();
4293
4294   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
4295     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
4296       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
4297       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
4298       // be unreachable, as the call is undefined.
4299       new StoreInst(ConstantBool::True,
4300                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), OldCall);
4301       if (!OldCall->use_empty())
4302         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
4303       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
4304         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
4305       return 0;
4306     }
4307
4308   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
4309     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
4310     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
4311     // that we can't modify the CFG here.
4312     new StoreInst(ConstantBool::True,
4313                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
4314                   CS.getInstruction());
4315
4316     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
4317       CS.getInstruction()->
4318         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
4319
4320     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
4321       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
4322       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4323                      ConstantBool::True, II);
4324     }
4325     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
4326   }
4327
4328   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
4329   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
4330   if (FTy->isVarArg()) {
4331     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
4332     // the call.
4333     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
4334            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
4335       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
4336         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
4337         // area, we can eliminate the use of the cast.
4338         Value *Op = CI->getOperand(0);
4339         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
4340           *I = Op;
4341           Changed = true;
4342         }
4343       }
4344   }
4345
4346   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
4347 }
4348
4349 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
4350 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
4351 //
4352 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
4353   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
4354   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
4355   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
4356     return false;
4357   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
4358   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
4359
4360   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
4361   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
4362   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
4363   //
4364   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
4365   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
4366
4367   // Check to see if we are changing the return type...
4368   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
4369     if (Callee->isExternal() &&
4370         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
4371         !Caller->use_empty())
4372       return false;   // Cannot transform this return value...
4373
4374     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
4375     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
4376     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
4377     // the critical edge).  Bail out in this case.
4378     if (!Caller->use_empty())
4379       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
4380         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
4381              UI != E; ++UI)
4382           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
4383             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
4384                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
4385               return false;
4386   }
4387
4388   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
4389   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
4390
4391   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
4392   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
4393     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
4394     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
4395     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
4396   }
4397
4398   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
4399       Callee->isExternal())
4400     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
4401
4402   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
4403   // inserting cast instructions as necessary...
4404   std::vector<Value*> Args;
4405   Args.reserve(NumActualArgs);
4406
4407   AI = CS.arg_begin();
4408   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
4409     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
4410     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
4411       Args.push_back(*AI);
4412     } else {
4413       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
4414                                          *Caller));
4415     }
4416   }
4417
4418   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
4419   // now...
4420   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
4421     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
4422
4423   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
4424   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
4425     if (!FT->isVarArg()) {
4426       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
4427                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
4428     } else {
4429       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
4430       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
4431         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
4432         if (PTy != (*AI)->getType()) {
4433           // Must promote to pass through va_arg area!
4434           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
4435           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
4436           Args.push_back(Cast);
4437         } else {
4438           Args.push_back(*AI);
4439         }
4440       }
4441     }
4442
4443   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
4444     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
4445
4446   Instruction *NC;
4447   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
4448     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4449                         Args, Caller->getName(), Caller);
4450     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
4451   } else {
4452     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
4453     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
4454       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
4455    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
4456   }
4457
4458   // Insert a cast of the return type as necessary...
4459   Value *NV = NC;
4460   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
4461     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
4462       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
4463
4464       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
4465       // non-phi, instruction in the normal successor block.
4466       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
4467         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
4468         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
4469         InsertNewInstBefore(NC, *I);
4470       } else {
4471         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
4472         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
4473       }
4474       AddUsersToWorkList(*Caller);
4475     } else {
4476       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
4477     }
4478   }
4479
4480   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
4481     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
4482   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
4483   removeFromWorkList(Caller);
4484   return true;
4485 }
4486
4487
4488 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
4489 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
4490 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
4491 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
4492   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
4493
4494   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
4495   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
4496   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
4497   // code size and simplifying code.
4498   Constant *ConstantOp = 0;
4499   const Type *CastSrcTy = 0;
4500   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
4501     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
4502   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
4503     // Can fold binop or shift if the RHS is a constant.
4504     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
4505     if (ConstantOp == 0) return 0;
4506   } else {
4507     return 0;  // Cannot fold this operation.
4508   }
4509
4510   // Check to see if all arguments are the same operation.
4511   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4512     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
4513     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
4514     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
4515       return 0;
4516     if (CastSrcTy) {
4517       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
4518         return 0;  // Cast operation must match.
4519     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
4520       return 0;
4521     }
4522   }
4523
4524   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
4525   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
4526   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
4527                                PN.getName()+".in");
4528   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
4529
4530   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
4531   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
4532
4533   // Add all operands to the new PHI.
4534   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4535     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
4536     if (NewInVal != InVal)
4537       InVal = 0;
4538     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
4539   }
4540
4541   Value *PhiVal;
4542   if (InVal) {
4543     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
4544     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
4545     PhiVal = InVal;
4546     delete NewPN;
4547   } else {
4548     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
4549     PhiVal = NewPN;
4550   }
4551
4552   // Insert and return the new operation.
4553   if (isa<CastInst>(FirstInst))
4554     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
4555   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
4556     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
4557   else
4558     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
4559                          PhiVal, ConstantOp);
4560 }
4561
4562 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
4563 /// that is dead.
4564 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
4565   if (PN->use_empty()) return true;
4566   if (!PN->hasOneUse()) return false;
4567
4568   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
4569   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
4570     return true;
4571
4572   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
4573     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
4574
4575   return false;
4576 }
4577
4578 // PHINode simplification
4579 //
4580 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
4581   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
4582     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
4583
4584   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
4585   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
4586   // constants.
4587   if (PN.hasOneUse())
4588     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
4589       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
4590         bool AllConstant = true;
4591         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4592           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
4593             AllConstant = false;
4594             break;
4595           }
4596         if (AllConstant) {
4597           // Make a new PHI with all casted values.
4598           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
4599           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4600             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
4601             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
4602                              PN.getIncomingBlock(i));
4603           }
4604
4605           // Update the cast instruction.
4606           CI->setOperand(0, New);
4607           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
4608           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
4609           return &PN;                // PN is now dead!
4610         }
4611       }
4612
4613   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
4614   // reducing code size.
4615   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
4616       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
4617     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
4618       return Result;
4619
4620   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
4621   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
4622   // PHI)... break the cycle.
4623   if (PN.hasOneUse())
4624     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
4625       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
4626       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
4627       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
4628         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
4629     }
4630
4631   return 0;
4632 }
4633
4634 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
4635                                       Instruction *InsertPoint,
4636                                       InstCombiner *IC) {
4637   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
4638   const Type *VTy = V->getType();
4639   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
4640     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
4641     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
4642                                              V->getName()), *InsertPoint);
4643   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
4644                                  *InsertPoint);
4645 }
4646
4647
4648 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
4649   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
4650   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
4651   // If so, eliminate the noop.
4652   if (GEP.getNumOperands() == 1)
4653     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
4654
4655   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
4656     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
4657
4658   bool HasZeroPointerIndex = false;
4659   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
4660     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
4661
4662   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
4663     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
4664
4665   // Eliminate unneeded casts for indices.
4666   bool MadeChange = false;
4667   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4668   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
4669     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
4670       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
4671         Value *Src = CI->getOperand(0);
4672         const Type *SrcTy = Src->getType();
4673         const Type *DestTy = CI->getType();
4674         if (Src->getType()->isInteger()) {
4675           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
4676                        DestTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
4677             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
4678             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
4679             // 32-bit pointer platforms.
4680             if (DestTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()){
4681               MadeChange = true;
4682               GEP.setOperand(i, Src);
4683             }
4684           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
4685                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
4686             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
4687             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
4688             // pointer target.
4689             if (SrcTy->isSigned() ||
4690                 SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
4691               MadeChange = true;
4692               GEP.setOperand(i, Src);
4693             }
4694           }
4695         }
4696       }
4697       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
4698       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
4699       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
4700       // obvious.
4701       Value *Op = GEP.getOperand(i);
4702       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
4703         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
4704           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
4705                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
4706           MadeChange = true;
4707         } else {
4708           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
4709                                                 Op->getName()), GEP);
4710           GEP.setOperand(i, Op);
4711           MadeChange = true;
4712         }
4713
4714       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
4715       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
4716       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
4717         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
4718                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
4719         MadeChange = true;
4720       }
4721     }
4722   if (MadeChange) return &GEP;
4723
4724   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
4725   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
4726   // getelementptr instructions into a single instruction.
4727   //
4728   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
4729   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
4730     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
4731
4732   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
4733     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
4734     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
4735     // avoids us creating a TON of code in some cases.
4736     //
4737     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
4738         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
4739       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
4740
4741     std::vector<Value *> Indices;
4742
4743     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
4744     bool EndsWithSequential = false;
4745     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
4746            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
4747       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
4748
4749     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
4750     if (EndsWithSequential) {
4751       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
4752       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
4753       //
4754       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
4755       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
4756         Sum = GO1;
4757       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
4758         Sum = SO1;
4759       } else {
4760         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
4761         // target's pointer size.
4762         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
4763           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
4764             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
4765           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
4766             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
4767           } else {
4768             unsigned PS = TD->getPointerSize();
4769             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
4770               // Convert GO1 to SO1's type.
4771               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
4772
4773             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
4774               // Convert SO1 to GO1's type.
4775               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
4776             } else {
4777               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
4778               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
4779               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
4780             }
4781           }
4782         }
4783         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
4784           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
4785         else {
4786           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
4787           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
4788         }
4789       }
4790
4791       // Recycle the GEP we already have if possible.
4792       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
4793         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
4794         GEP.setOperand(1, Sum);
4795         return &GEP;
4796       } else {
4797         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
4798                        SrcGEPOperands.end()-1);
4799         Indices.push_back(Sum);
4800         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
4801       }
4802     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
4803                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
4804                SrcGEPOperands.size() != 1) {
4805       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
4806       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
4807                      SrcGEPOperands.end());
4808       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
4809     }
4810
4811     if (!Indices.empty())
4812       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
4813
4814   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
4815     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
4816     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
4817
4818     // Scan for nonconstants...
4819     std::vector<Constant*> Indices;
4820     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
4821     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
4822       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
4823
4824     if (I == E) {  // If they are all constants...
4825       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
4826
4827       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
4828       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
4829     }
4830   } else if (Value *X = isCast(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
4831     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
4832       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
4833     } else if (HasZeroPointerIndex) {
4834       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
4835       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
4836       //
4837       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
4838       //
4839       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
4840       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
4841       if (const ArrayType *XATy =
4842           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
4843         if (const ArrayType *CATy =
4844             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
4845           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
4846             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
4847             // to an array of the same type as the destination pointer
4848             // array.  Because the array type is never stepped over (there
4849             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
4850             GEP.setOperand(0, X);
4851             return &GEP;
4852           }
4853     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
4854       // Transform things like:
4855       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
4856       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
4857       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
4858       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
4859       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4860           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
4861           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
4862         Value *V = InsertNewInstBefore(
4863                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
4864                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
4865         return new CastInst(V, GEP.getType());
4866       }
4867
4868       // Transform things like:
4869       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
4870       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
4871       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
4872
4873       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4874           (ResElTy == Type::SByteTy || ResElTy == Type::UByteTy)) {
4875         uint64_t ArrayEltSize =
4876             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
4877
4878         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
4879         // allow either a mul, shift, or constant here.
4880         Value *NewIdx = 0;
4881         ConstantInt *Scale = 0;
4882         if (ArrayEltSize == 1) {
4883           NewIdx = GEP.getOperand(1);
4884           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
4885         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
4886           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
4887           Scale = CI;
4888         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
4889           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
4890               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
4891             unsigned ShAmt =cast<ConstantUInt>(Inst->getOperand(1))->getValue();
4892             if (Inst->getType()->isSigned())
4893               Scale = ConstantSInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
4894             else
4895               Scale = ConstantUInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
4896             NewIdx = Inst->getOperand(0);
4897           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
4898                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
4899             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
4900             NewIdx = Inst->getOperand(0);
4901           }
4902         }
4903
4904         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
4905         // out, perform the transformation.
4906         if (Scale && Scale->getRawValue() % ArrayEltSize == 0) {
4907           if (ConstantSInt *C = dyn_cast<ConstantSInt>(Scale))
4908             Scale = ConstantSInt::get(C->getType(),
4909                                       (int64_t)C->getRawValue() /
4910                                       (int64_t)ArrayEltSize);
4911           else
4912             Scale = ConstantUInt::get(Scale->getType(),
4913                                       Scale->getRawValue() / ArrayEltSize);
4914           if (Scale->getRawValue() != 1) {
4915             Constant *C = ConstantExpr::getCast(Scale, NewIdx->getType());
4916             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
4917             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
4918           }
4919
4920           // Insert the new GEP instruction.
4921           Instruction *Idx =
4922             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
4923                                   NewIdx, GEP.getName());
4924           Idx = InsertNewInstBefore(Idx, GEP);
4925           return new CastInst(Idx, GEP.getType());
4926         }
4927       }
4928     }
4929   }
4930
4931   return 0;
4932 }
4933
4934 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
4935   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
4936   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
4937     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
4938       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
4939       AllocationInst *New = 0;
4940
4941       // Create and insert the replacement instruction...
4942       if (isa<MallocInst>(AI))
4943         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName());
4944       else {
4945         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
4946         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName());
4947       }
4948
4949       InsertNewInstBefore(New, AI);
4950
4951       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
4952       // allocas if possible...
4953       //
4954       BasicBlock::iterator It = New;
4955       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
4956
4957       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
4958       // insert our getelementptr instruction...
4959       //
4960       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
4961       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
4962                                        New->getName()+".sub", It);
4963
4964       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
4965       // allocation.
4966       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
4967     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
4968       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
4969     }
4970
4971   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
4972   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
4973   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
4974   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
4975       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
4976     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
4977
4978   return 0;
4979 }
4980
4981 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
4982   Value *Op = FI.getOperand(0);
4983
4984   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
4985   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
4986     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
4987       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
4988       return &FI;
4989     }
4990
4991   // free undef -> unreachable.
4992   if (isa<UndefValue>(Op)) {
4993     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
4994     new StoreInst(ConstantBool::True,
4995                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
4996     return EraseInstFromFunction(FI);
4997   }
4998
4999   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
5000   // when lots of inlining happens.
5001   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
5002     return EraseInstFromFunction(FI);
5003
5004   return 0;
5005 }
5006
5007
5008 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
5009 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
5010 /// expression, or null if something is funny.
5011 ///
5012 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
5013   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
5014     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
5015
5016   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
5017   // addressing...
5018   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
5019   for (++I; I != E; ++I)
5020     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
5021       ConstantUInt *CU = cast<ConstantUInt>(I.getOperand());
5022       assert(CU->getValue() < STy->getNumElements() &&
5023              "Struct index out of range!");
5024       unsigned El = (unsigned)CU->getValue();
5025       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
5026         C = CS->getOperand(El);
5027       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
5028         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(El));
5029       } else if (isa<UndefValue>(C)) {
5030         C = UndefValue::get(STy->getElementType(El));
5031       } else {
5032         return 0;
5033       }
5034     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
5035       const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(*I);
5036       if ((uint64_t)CI->getRawValue() >= ATy->getNumElements()) return 0;
5037       if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
5038         C = CA->getOperand((unsigned)CI->getRawValue());
5039       else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
5040         C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
5041       else if (isa<UndefValue>(C))
5042         C = UndefValue::get(ATy->getElementType());
5043       else
5044         return 0;
5045     } else {
5046       return 0;
5047     }
5048   return C;
5049 }
5050
5051 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
5052 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
5053   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
5054   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5055
5056   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5057   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5058     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5059
5060     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5061       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5062       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5063       // constants.
5064       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5065         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5066           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5067             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5068             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5069             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5070             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5071           }
5072
5073       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5074           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
5075           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
5076           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
5077           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5078                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5079
5080         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5081         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
5082         // the result of the loaded value.
5083         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
5084                                                              CI->getName(),
5085                                                          LI.isVolatile()),LI);
5086         // Now cast the result of the load.
5087         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
5088       }
5089     }
5090   }
5091   return 0;
5092 }
5093
5094 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
5095 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
5096 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
5097 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
5098 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
5099   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
5100   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
5101
5102   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
5103   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
5104   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
5105   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
5106   // the load entirely).
5107   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
5108
5109   while (BBI != E) {
5110     --BBI;
5111
5112     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
5113       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
5114     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5115       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
5116
5117   }
5118   return false;
5119 }
5120
5121 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
5122   Value *Op = LI.getOperand(0);
5123
5124   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
5125   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
5126     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5127       return Res;
5128
5129   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
5130   if (LI.isVolatile()) return 0;
5131
5132   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
5133     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
5134     // If the instruction immediately before this is a store to the same
5135     // address, do a simple form of store->load forwarding.
5136     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5137       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
5138         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
5139     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
5140       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
5141         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
5142   }
5143
5144   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
5145     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
5146         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
5147       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5148       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5149       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5150       // CFG.
5151       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5152                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5153       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5154     }
5155
5156   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5157     // load null/undef -> undef
5158     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
5159       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
5160       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
5161       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
5162       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5163                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5164       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5165     }
5166
5167     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
5168     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
5169       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5170         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
5171
5172     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
5173     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
5174       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
5175         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
5176           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5177             if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
5178               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
5179         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
5180           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5181           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5182           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5183           // CFG.
5184           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5185                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5186           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5187         }
5188
5189       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
5190         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5191           return Res;
5192       }
5193   }
5194
5195   if (Op->hasOneUse()) {
5196     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
5197     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
5198     // exposes redundancy in the code.
5199     //
5200     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
5201     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
5202     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
5203     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
5204     // unconditionally.
5205     //
5206     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
5207       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
5208       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
5209           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
5210         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
5211                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
5212         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
5213                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
5214         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
5215       }
5216
5217       // load (select (cond, null, P)) -> load P
5218       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
5219         if (C->isNullValue()) {
5220           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
5221           return &LI;
5222         }
5223
5224       // load (select (cond, P, null)) -> load P
5225       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
5226         if (C->isNullValue()) {
5227           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
5228           return &LI;
5229         }
5230
5231     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
5232       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
5233       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
5234
5235       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
5236       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
5237       // loaded from the PHI.
5238       if (Safe) {
5239         BasicBlock::iterator I = &LI;
5240         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
5241           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
5242             Safe = false;
5243             break;
5244           }
5245       }
5246
5247       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
5248         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
5249                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
5250           Safe = false;
5251
5252       if (Safe) {
5253         // Create the PHI.
5254         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
5255         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
5256         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
5257
5258         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5259           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
5260           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
5261           if (TheLoad == 0) {
5262             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
5263             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
5264                                                        InVal->getName()+".val"),
5265                                           *BB->getTerminator());
5266           }
5267           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
5268         }
5269         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
5270       }
5271     }
5272   }
5273   return 0;
5274 }
5275
5276 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
5277 /// when possible.
5278 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
5279   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
5280   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5281
5282   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5283   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5284     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5285
5286     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5287       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5288       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5289       // constants.
5290       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5291         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5292           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5293             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5294             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5295             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5296             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5297           }
5298
5299       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5300           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5301                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5302
5303         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5304         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
5305         // the value to be stored.
5306         Value *NewCast;
5307         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
5308           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
5309         else
5310           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
5311                                                         SrcPTy,
5312                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
5313
5314         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
5315       }
5316     }
5317   }
5318   return 0;
5319 }
5320
5321 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
5322   Value *Val = SI.getOperand(0);
5323   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
5324
5325   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
5326     removeFromWorkList(&SI);
5327     SI.eraseFromParent();
5328     ++NumCombined;
5329     return 0;
5330   }
5331
5332   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile loads.
5333
5334   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
5335   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
5336     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
5337       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
5338       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
5339         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
5340       ++NumCombined;
5341     }
5342     return 0;  // Do not modify these!
5343   }
5344
5345   // store undef, Ptr -> noop
5346   if (isa<UndefValue>(Val)) {
5347     removeFromWorkList(&SI);
5348     SI.eraseFromParent();
5349     ++NumCombined;
5350     return 0;
5351   }
5352
5353   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
5354   // source instead.
5355   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Ptr))
5356     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5357       return Res;
5358   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
5359     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
5360       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5361         return Res;
5362
5363
5364   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
5365   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
5366   BasicBlock::iterator BBI = &SI; ++BBI;
5367   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
5368     if (BI->isUnconditional()) {
5369       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
5370       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
5371       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
5372       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
5373
5374       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
5375       BasicBlock *Other = 0;
5376       if (*PI != BI->getParent())
5377         Other = *PI;
5378       ++PI;
5379       if (PI != pred_end(Dest)) {
5380         if (*PI != BI->getParent())
5381           if (Other)
5382             Other = 0;
5383           else
5384             Other = *PI;
5385         if (++PI != pred_end(Dest))
5386           Other = 0;
5387       }
5388       if (Other) {  // If only one other pred...
5389         BBI = Other->getTerminator();
5390         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
5391         // there is an instruction before the branch.
5392         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
5393             BBI != Other->begin()) {
5394           --BBI;
5395           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
5396
5397           // If this instruction is a store to the same location.
5398           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
5399             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
5400             // node now if we need it.
5401             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
5402             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
5403               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
5404               PN->reserveOperandSpace(2);
5405               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
5406               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
5407               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
5408             }
5409
5410             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
5411             // insert it.
5412             BBI = Dest->begin();
5413             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
5414             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
5415                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
5416
5417             // Nuke the old stores.
5418             removeFromWorkList(&SI);
5419             removeFromWorkList(OtherStore);
5420             SI.eraseFromParent();
5421             OtherStore->eraseFromParent();
5422             ++NumCombined;
5423             return 0;
5424           }
5425         }
5426       }
5427     }
5428
5429   return 0;
5430 }
5431
5432
5433 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
5434   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
5435   Value *X = 0;
5436   BasicBlock *TrueDest;
5437   BasicBlock *FalseDest;
5438   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
5439       !isa<Constant>(X)) {
5440     // Swap Destinations and condition...
5441     BI.setCondition(X);
5442     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
5443     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
5444     return &BI;
5445   }
5446
5447   // Cannonicalize setne -> seteq
5448   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
5449   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
5450                       TrueDest, FalseDest)))
5451     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
5452          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
5453       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
5454       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
5455       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
5456       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
5457       // Swap Destinations and condition...
5458       BI.setCondition(NewSCC);
5459       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
5460       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
5461       removeFromWorkList(I);
5462       I->getParent()->getInstList().erase(I);
5463       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
5464       return &BI;
5465     }
5466
5467   return 0;
5468 }
5469
5470 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
5471   Value *Cond = SI.getCondition();
5472   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
5473     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
5474       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
5475         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
5476         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
5477           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
5478                                                 AddRHS));
5479         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
5480         WorkList.push_back(I);
5481         return &SI;
5482       }
5483   }
5484   return 0;
5485 }
5486
5487
5488 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
5489   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
5490                  WorkList.end());
5491 }
5492
5493
5494 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
5495 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
5496 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
5497 /// end of its block.
5498 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
5499   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
5500
5501   // Cannot move control-flow-involving instructions.
5502   if (isa<PHINode>(I) || isa<InvokeInst>(I) || isa<CallInst>(I)) return false;
5503
5504   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
5505   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
5506     return false;
5507
5508   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
5509   // the end of block that could change the value.
5510   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
5511     if (LI->isVolatile()) return false;  // Don't sink volatile loads.
5512
5513     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
5514          Scan != E; ++Scan)
5515       if (Scan->mayWriteToMemory())
5516         return false;
5517   }
5518
5519   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
5520   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
5521
5522   I->moveBefore(InsertPos);
5523   ++NumSunkInst;
5524   return true;
5525 }
5526
5527 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
5528   bool Changed = false;
5529   TD = &getAnalysis<TargetData>();
5530
5531   {
5532     // Populate the worklist with the reachable instructions.
5533     std::set<BasicBlock*> Visited;
5534     for (df_ext_iterator<BasicBlock*> BB = df_ext_begin(&F.front(), Visited),
5535            E = df_ext_end(&F.front(), Visited); BB != E; ++BB)
5536       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
5537         WorkList.push_back(I);
5538
5539     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
5540     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
5541     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
5542     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
5543       if (!Visited.count(BB)) {
5544         Instruction *Term = BB->getTerminator();
5545         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
5546           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
5547
5548           DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
5549           ++NumDeadInst;
5550
5551           if (!I->use_empty())
5552             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
5553           I->eraseFromParent();
5554         }
5555       }
5556   }
5557
5558   while (!WorkList.empty()) {
5559     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
5560     WorkList.pop_back();
5561
5562     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
5563     // Check to see if we can DIE the instruction...
5564     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
5565       // Add operands to the worklist...
5566       if (I->getNumOperands() < 4)
5567         AddUsesToWorkList(*I);
5568       ++NumDeadInst;
5569
5570       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
5571
5572       I->eraseFromParent();
5573       removeFromWorkList(I);
5574       continue;
5575     }
5576
5577     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
5578     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
5579       Value* Ptr = I->getOperand(0);
5580       if (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
5581           cast<Constant>(Ptr)->isNullValue() &&
5582           !isa<ConstantPointerNull>(C) &&
5583           cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
5584         // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
5585         // "offsetof", fold it into 'cast int X to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
5586         bool isFoldableGEP = true;
5587         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5588           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(i)))
5589             isFoldableGEP = false;
5590         if (isFoldableGEP) {
5591           uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
5592                              std::vector<Value*>(I->op_begin()+1, I->op_end()));
5593           C = ConstantUInt::get(Type::ULongTy, Offset);
5594           C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
5595           C = ConstantExpr::getCast(C, I->getType());
5596         }
5597       }
5598
5599       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
5600
5601       // Add operands to the worklist...
5602       AddUsesToWorkList(*I);
5603       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
5604
5605       ++NumConstProp;
5606       I->getParent()->getInstList().erase(I);
5607       removeFromWorkList(I);
5608       continue;
5609     }
5610
5611     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
5612     if (I->hasOneUse()) {
5613       BasicBlock *BB = I->getParent();
5614       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
5615       if (UserParent != BB) {
5616         bool UserIsSuccessor = false;
5617         // See if the user is one of our successors.
5618         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
5619           if (*SI == UserParent) {
5620             UserIsSuccessor = true;
5621             break;
5622           }
5623
5624         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
5625         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
5626         // otherwise), we can keep going.
5627         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
5628             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
5629           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
5630           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
5631       }
5632     }
5633
5634     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
5635     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
5636       ++NumCombined;
5637       // Should we replace the old instruction with a new one?
5638       if (Result != I) {
5639         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
5640                         << "    New = " << *Result);
5641
5642         // Everything uses the new instruction now.
5643         I->replaceAllUsesWith(Result);
5644
5645         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
5646         WorkList.push_back(Result);
5647         AddUsersToWorkList(*Result);
5648
5649         // Move the name to the new instruction first...
5650         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
5651         Result->setName(OldName);
5652
5653         // Insert the new instruction into the basic block...
5654         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
5655         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
5656
5657         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
5658           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
5659             ++InsertPos;
5660
5661         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
5662
5663         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
5664         // use counts.
5665         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5666           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
5667             WorkList.push_back(OpI);
5668
5669         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
5670         // we do not process an instruction that has been deleted.
5671         removeFromWorkList(I);
5672
5673         // Erase the old instruction.
5674         InstParent->getInstList().erase(I);
5675       } else {
5676         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
5677
5678         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
5679         // if so, remove it.
5680         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
5681           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
5682           // use counts.
5683           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5684             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
5685               WorkList.push_back(OpI);
5686
5687           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
5688           // occurrances of this instruction.
5689           removeFromWorkList(I);
5690           I->eraseFromParent();
5691         } else {
5692           WorkList.push_back(Result);
5693           AddUsersToWorkList(*Result);
5694         }
5695       }
5696       Changed = true;
5697     }
5698   }
5699
5700   return Changed;
5701 }
5702
5703 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
5704   return new InstCombiner();
5705 }
5706