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 //    N. This list is incomplete
  33 //
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  38 #include "llvm/Instructions.h"
  39 #include "llvm/Intrinsics.h"
  40 #include "llvm/Pass.h"
  41 #include "llvm/Constants.h"
  42 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  43 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  48 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  49 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
  50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  51 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  52 #include "llvm/Support/Debug.h"
  53 #include "llvm/ADT/Statistic.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
  63   class InstCombiner : public FunctionPass,
  64                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  65     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  66     std::vector<Instruction*> WorkList;
  67     TargetData *TD;
  68
  69     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  70     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  71     /// now.
  72     ///
  73     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
  74       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  75            UI != UE; ++UI)
  76         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  77     }
  78
  79     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  80     /// the work lists because they might get more simplified now.
  81     ///
  82     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  83       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  84         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  85           WorkList.push_back(Op);
  86     }
  87
  88     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  89     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  90   public:
  91     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  92
  93     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  94       AU.addRequired<TargetData>();
  95       AU.setPreservesCFG();
  96     }
  97
  98     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
  99
 100     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 101     // instruction types.  The semantics are as follows:
 102     // Return Value:
 103     //    null        - No change was made
 104     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 105     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 106     //
 107     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 108     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 109     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 110     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitSetCondInst(BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 117     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 118     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 119     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 120     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 121     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 122     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 123     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 124     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 125     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 126     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 127     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 128
 129     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 130     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 131
 132   private:
 133     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 134     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 135
 136   public:
 137     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 138     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 139     //
 140     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 141       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 142              "New instruction already inserted into a basic block!");
 143       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 144       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 145       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 146       return New;
 147     }
 148
 149     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 150     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 151     /// cast.
 152     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 153       if (V->getType() == Ty) return V;
 154
 155       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 156       WorkList.push_back(C);
 157       return C;
 158     }
 159
 160     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 161     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 162     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 163     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 164     // modified.
 165     //
 166     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 167       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 168       if (&I != V) {
 169         I.replaceAllUsesWith(V);
 170         return &I;
 171       } else {
 172         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 173         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 174         I.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I.getType()));
 175         return &I;
 176       }
 177     }
 178
 179     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 180     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 181     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 182     // this function.
 183     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 184       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 185       AddUsesToWorkList(I);
 186       removeFromWorkList(&I);
 187       I.getParent()->getInstList().erase(&I);
 188       return 0;  // Don't do anything with FI
 189     }
 190
 191
 192   private:
 193     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 194     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 195     /// casts that are known to not do anything...
 196     ///
 197     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 198                                    Instruction *InsertBefore);
 199
 200     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 201     // operators.
 202     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 203
 204
 205     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 206     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 207     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 208     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 209
 210     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 211                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 212
 213     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 214                                  bool Inside, Instruction &IB);
 215   };
 216
 217   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 218 }
 219
 220 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 221 //   0 -> Constant, 1 -> Other, 2 -> Argument, 2 -> Unary, 3 -> OtherInst
 222 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 223   if (isa<Instruction>(V)) {
 224     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 225       return 2;
 226     return 3;
 227   }
 228   if (isa<Argument>(V)) return 2;
 229   return isa<Constant>(V) ? 0 : 1;
 230 }
 231
 232 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 233 // it.
 234 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 235   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 236 }
 237
 238 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 239 // though a va_arg area...
 240 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 241   switch (Ty->getTypeID()) {
 242   case Type::SByteTyID:
 243   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 244   case Type::UByteTyID:
 245   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 246   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 247   default:               return Ty;
 248   }
 249 }
 250
 251 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 252 // operators:
 253 //
 254 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 255 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 256 //     binary operators.
 257 //
 258 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 259 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 260 //
 261 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 262   bool Changed = false;
 263   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 264     Changed = !I.swapOperands();
 265
 266   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 267   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 268   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 269     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 270       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 271         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 272                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 273                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 274         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 275         I.setOperand(1, Folded);
 276         return true;
 277       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 278         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 279             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 280           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 281           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 282
 283           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 284           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 285           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 286                                                     Op1->getOperand(0),
 287                                                     Op1->getName(), &I);
 288           WorkList.push_back(New);
 289           I.setOperand(0, New);
 290           I.setOperand(1, Folded);
 291           return true;
 292         }
 293     }
 294   return Changed;
 295 }
 296
 297 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 298 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 299 //
 300 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 301   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 302     return BinaryOperator::getNegArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 303
 304   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded...
 305   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 306     return ConstantExpr::getNeg(C);
 307   return 0;
 308 }
 309
 310 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 311   if (BinaryOperator::isNot(V))
 312     return BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 313
 314   // Constants can be considered to be not'ed values...
 315   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 316     return ConstantExpr::getNot(C);
 317   return 0;
 318 }
 319
 320 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 321 // other computations (because it has a constant operand), return the
 322 // non-constant operand of the multiply.
 323 //
 324 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V) {
 325   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 326     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 327       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 328         if (isa<Constant>(I->getOperand(1)))
 329           return I->getOperand(0);
 330   return 0;
 331 }
 332
 333 // Log2 - Calculate the log base 2 for the specified value if it is exactly a
 334 // power of 2.
 335 static unsigned Log2(uint64_t Val) {
 336   assert(Val > 1 && "Values 0 and 1 should be handled elsewhere!");
 337   unsigned Count = 0;
 338   while (Val != 1) {
 339     if (Val & 1) return 0;    // Multiple bits set?
 340     Val >>= 1;
 341     ++Count;
 342   }
 343   return Count;
 344 }
 345
 346 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 347 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 348   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 349                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 350 }
 351 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 352   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 353                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 354 }
 355
 356 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 357 // true when both operands are equal...
 358 //
 359 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 360   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 361          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 362          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 363 }
 364
 365 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
 366 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
 367 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
 368 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
 369 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
 370 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
 371 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
 372 ///
 373 template<typename Functor>
 374 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
 375   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
 376   Value *LHS = Root.getOperand(0);
 377
 378   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
 379   if (F.shouldApply(LHS))
 380     return F.apply(Root);
 381
 382   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
 383   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 384   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
 385     // Should we apply this transform to the RHS?
 386     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
 387
 388     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
 389     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
 390       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
 391       ShouldApply = true;
 392     }
 393
 394     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
 395     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
 396     if (ShouldApply) {
 397       BasicBlock *BB = Root.getParent();
 398
 399       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
 400       // and perform the reassociation.
 401       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
 402
 403       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
 404       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
 405
 406       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
 407       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
 408       if (&Root == TmpLHSI) {
 409         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
 410         return 0;
 411       }
 412       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
 413       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
 414       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
 415       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
 416       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
 417       ARI = Root;
 418
 419       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
 420       // get to LHSI.
 421       while (TmpLHSI != LHSI) {
 422         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
 423         // Move the instruction to immediately before the chain we are
 424         // constructing to avoid breaking dominance properties.
 425         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
 426         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
 427         ARI = NextLHSI;
 428
 429         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
 430         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
 431         TmpLHSI = NextLHSI;
 432         ExtraOperand = NextOp;
 433       }
 434
 435       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
 436       // the transformation...
 437       return F.apply(Root);
 438     }
 439
 440     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
 441   }
 442   return 0;
 443 }
 444
 445
 446 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
 447 struct AddRHS {
 448   Value *RHS;
 449   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
 450   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
 451   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 452     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
 453                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
 454   }
 455 };
 456
 457 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
 458 //                 iff C1&C2 == 0
 459 struct AddMaskingAnd {
 460   Constant *C2;
 461   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
 462   bool shouldApply(Value *LHS) const {
 463     ConstantInt *C1;
 464     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
 465            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
 466   }
 467   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 468     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
 469   }
 470 };
 471
 472 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &BI, Value *SO,
 473                                              InstCombiner *IC) {
 474   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 475   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(BI.getOperand(1));
 476   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(BI.getOperand(ConstIsRHS));
 477
 478   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 479     if (ConstIsRHS)
 480       return ConstantExpr::get(BI.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 481     return ConstantExpr::get(BI.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 482   }
 483
 484   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 485   if (!ConstIsRHS)
 486     std::swap(Op0, Op1);
 487   Instruction *New;
 488   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&BI))
 489     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1);
 490   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&BI))
 491     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1);
 492   else {
 493     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
 494     abort();
 495   }
 496   return IC->InsertNewInstBefore(New, BI);
 497 }
 498
 499
 500 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
 501 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
 502 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
 503 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
 504   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 505   if (!PN->hasOneUse()) return 0;
 506
 507   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
 508   // cannot do the transformation.
 509   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 510     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 511       return 0;
 512
 513   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 514   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
 515   I.setName("");
 516   NewPN->op_reserve(PN->getNumOperands());
 517   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 518
 519   // Next, add all of the operands to the PHI.
 520   if (I.getNumOperands() == 2) {
 521     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 522     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 523       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 524       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
 525                          PN->getIncomingBlock(i));
 526     }
 527   } else {
 528     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
 529     const Type *RetTy = I.getType();
 530     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 531       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 532       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
 533                          PN->getIncomingBlock(i));
 534     }
 535   }
 536   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 537 }
 538
 539 // FoldBinOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 540 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 541 // select arguments.
 542 static Instruction *FoldBinOpIntoSelect(Instruction &BI, SelectInst *SI,
 543                                         InstCombiner *IC) {
 544   // Don't modify shared select instructions
 545   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 546   Value *TV = SI->getOperand(1);
 547   Value *FV = SI->getOperand(2);
 548
 549   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 550     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(BI, TV, IC);
 551     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(BI, FV, IC);
 552
 553     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 554                           SelectFalseVal);
 555   }
 556   return 0;
 557 }
 558
 559 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 560   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 561   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 562
 563   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
 564     // X + 0 --> X
 565     if (!I.getType()->isFloatingPoint() && // -0 + +0 = +0, so it's not a noop
 566         RHSC->isNullValue())
 567       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 568
 569     // X + (signbit) --> X ^ signbit
 570     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
 571       unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 572       uint64_t Val = CI->getRawValue() & (1ULL << NumBits)-1;
 573       if (Val == (1ULL << NumBits-1))
 574         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
 575     }
 576
 577     if (isa<PHINode>(LHS))
 578       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 579         return NV;
 580   }
 581
 582   // X + X --> X << 1
 583   if (I.getType()->isInteger()) {
 584     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
 585   }
 586
 587   // -A + B  -->  B - A
 588   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 589     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
 590
 591   // A + -B  -->  A - B
 592   if (!isa<Constant>(RHS))
 593     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 594       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
 595
 596   // X*C + X --> X * (C+1)
 597   if (dyn_castFoldableMul(LHS) == RHS) {
 598     Constant *CP1 =
 599       ConstantExpr::getAdd(
 600                         cast<Constant>(cast<Instruction>(LHS)->getOperand(1)),
 601                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 602     return BinaryOperator::createMul(RHS, CP1);
 603   }
 604
 605   // X + X*C --> X * (C+1)
 606   if (dyn_castFoldableMul(RHS) == LHS) {
 607     Constant *CP1 =
 608       ConstantExpr::getAdd(
 609                         cast<Constant>(cast<Instruction>(RHS)->getOperand(1)),
 610                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 611     return BinaryOperator::createMul(LHS, CP1);
 612   }
 613
 614   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 615   ConstantInt *C2;
 616   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
 617     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
 618
 619   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
 620     Value *X;
 621     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
 622       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 623       return BinaryOperator::createSub(C, X);
 624     }
 625
 626     // Try to fold constant add into select arguments.
 627     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
 628       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
 629         return R;
 630   }
 631
 632   return Changed ? &I : 0;
 633 }
 634
 635 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
 636 // highest order bit set.
 637 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
 638   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 639   return (CI->getRawValue() & ~(-1LL << NumBits)) == (1ULL << (NumBits-1));
 640 }
 641
 642 static unsigned getTypeSizeInBits(const Type *Ty) {
 643   return Ty == Type::BoolTy ? 1 : Ty->getPrimitiveSize()*8;
 644 }
 645
 646 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
 647 ///
 648 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
 649   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
 650     const Type *CTy = CI->getType();
 651     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
 652     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
 653       if (CTy->getPrimitiveSize() == OpTy->getPrimitiveSize())
 654         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 655     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
 656       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 657   }
 658   return V;
 659 }
 660
 661 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
 662   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 663
 664   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
 665     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 666
 667   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
 668   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
 669     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
 670
 671   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
 672     // Replace (-1 - A) with (~A)...
 673     if (C->isAllOnesValue())
 674       return BinaryOperator::createNot(Op1);
 675
 676     // C - ~X == X + (1+C)
 677     Value *X;
 678     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
 679       return BinaryOperator::createAdd(X,
 680                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
 681     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
 682     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
 683     if (C->isNullValue()) {
 684       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
 685       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
 686         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
 687           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
 688             const Type *NewTy;
 689             if (SI->getType()->isSigned())
 690               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
 691             else
 692               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
 693             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
 694             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSize()*8-1) {
 695               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
 696               // value, then the new shift, then the new cast.
 697               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
 698                                                  SI->getOperand(0)->getName());
 699               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
 700               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
 701                                                     CU, SI->getName());
 702               if (NewShift->getType() == I.getType())
 703                 return NewShift;
 704               else {
 705                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
 706                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
 707               }
 708             }
 709           }
 710     }
 711
 712     // Try to fold constant sub into select arguments.
 713     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 714       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
 715         return R;
 716
 717     if (isa<PHINode>(Op0))
 718       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 719         return NV;
 720   }
 721
 722   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
 723     if (Op1I->hasOneUse()) {
 724       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
 725       // is not used by anyone else...
 726       //
 727       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 728           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
 729         // Swap the two operands of the subexpr...
 730         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
 731         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
 732         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
 733
 734         // Create the new top level add instruction...
 735         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
 736       }
 737
 738       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
 739       //
 740       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
 741           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
 742         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
 743
 744         Value *NewNot =
 745           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
 746         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
 747       }
 748
 749       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
 750       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
 751         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
 752           if (CSI->getValue() == 0)
 753             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
 754               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
 755                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
 756
 757       // X - X*C --> X * (1-C)
 758       if (dyn_castFoldableMul(Op1I) == Op0) {
 759         Constant *CP1 =
 760           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
 761                          cast<Constant>(cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1)));
 762         assert(CP1 && "Couldn't constant fold 1-C?");
 763         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
 764       }
 765     }
 766
 767   // X*C - X --> X * (C-1)
 768   if (dyn_castFoldableMul(Op0) == Op1) {
 769     Constant *CP1 =
 770      ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(cast<Instruction>(Op0)->getOperand(1)),
 771                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 772     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C - 1?");
 773     return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
 774   }
 775
 776   return 0;
 777 }
 778
 779 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
 780 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
 781 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
 782   if (RHS->getType()->isSigned()) {
 783     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
 784     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
 785            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
 786   } else {
 787     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
 788     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
 789     // the size of the integer type.
 790     if (Opcode == Instruction::SetGE)
 791       return RHSC->getValue() == 1ULL<<(RHS->getType()->getPrimitiveSize()*8-1);
 792     if (Opcode == Instruction::SetGT)
 793       return RHSC->getValue() ==
 794         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSize()*8-1))-1;
 795   }
 796   return false;
 797 }
 798
 799 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 800   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 801   Value *Op0 = I.getOperand(0);
 802
 803   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
 804   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
 805     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 806
 807       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
 808       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
 809         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
 810           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
 811             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
 812                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
 813
 814       if (CI->isNullValue())
 815         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
 816       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
 817         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 818       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
 819         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
 820
 821       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
 822       if (uint64_t C = Log2(Val))            // Replace X*(2^C) with X << C
 823         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
 824                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 825     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
 826       if (Op1F->isNullValue())
 827         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 828
 829       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
 830       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
 831       if (Op1F->getValue() == 1.0)
 832         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
 833     }
 834
 835     // Try to fold constant mul into select arguments.
 836     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 837       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
 838         return R;
 839
 840     if (isa<PHINode>(Op0))
 841       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 842         return NV;
 843   }
 844
 845   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 846     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 847       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
 848
 849   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
 850   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
 851   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
 852   // formed.
 853   CastInst *BoolCast = 0;
 854   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
 855     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 856       BoolCast = CI;
 857   if (!BoolCast)
 858     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
 859       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 860         BoolCast = CI;
 861   if (BoolCast) {
 862     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
 863       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
 864       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
 865
 866       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
 867       // multiply into a shift/and combination.
 868       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
 869           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
 870         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
 871         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
 872                                           SCOpTy->getPrimitiveSize()*8-1);
 873         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
 874           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
 875           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
 876                                                     SCIOp0->getName()), I);
 877         }
 878
 879         Value *V =
 880           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
 881                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
 882                                             ".mask"), I);
 883
 884         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
 885         // or truncate to the multiply type.
 886         if (I.getType() != V->getType())
 887           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
 888
 889         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
 890         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
 891       }
 892     }
 893   }
 894
 895   return Changed ? &I : 0;
 896 }
 897
 898 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
 899   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
 900     // div X, 1 == X
 901     if (RHS->equalsInt(1))
 902       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
 903
 904     // div X, -1 == -X
 905     if (RHS->isAllOnesValue())
 906       return BinaryOperator::createNeg(I.getOperand(0));
 907
 908     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(0)))
 909       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
 910         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
 911           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
 912           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
 913                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
 914         }
 915
 916     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
 917     // if so, convert to a right shift.
 918     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
 919       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
 920         if (uint64_t C = Log2(Val))
 921           return new ShiftInst(Instruction::Shr, I.getOperand(0),
 922                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 923
 924     if (isa<PHINode>(I.getOperand(0)) && !RHS->isNullValue())
 925       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 926         return NV;
 927   }
 928
 929   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
 930   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
 931     if (LHS->equalsInt(0))
 932       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 933
 934   return 0;
 935 }
 936
 937
 938 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
 939   if (I.getType()->isSigned())
 940     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 941       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
 942           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
 943         // X % -Y -> X % Y
 944         AddUsesToWorkList(I);
 945         I.setOperand(1, RHSNeg);
 946         return &I;
 947       }
 948
 949   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
 950     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
 951       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 952
 953     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
 954     // if so, convert to a bitwise and.
 955     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
 956       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
 957         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
 958           return BinaryOperator::createAnd(I.getOperand(0),
 959                                         ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
 960     if (isa<PHINode>(I.getOperand(0)) && !RHS->isNullValue())
 961       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 962         return NV;
 963   }
 964
 965   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
 966   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
 967     if (LHS->equalsInt(0))
 968       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 969
 970   return 0;
 971 }
 972
 973 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
 974 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
 975   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
 976     // Calculate -1 casted to the right type...
 977     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 978     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
 979     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
 980     return CU->getValue() == Val-1;
 981   }
 982
 983   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
 984
 985   // Calculate 0111111111..11111
 986   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 987   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
 988   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
 989   return CS->getValue() == Val-1;
 990 }
 991
 992 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
 993 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
 994   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
 995     return CU->getValue() == 1;
 996
 997   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
 998
 999   // Calculate 1111111111000000000000
1000   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1001   int64_t Val = -1;                    // All ones
1002   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
1003   return CS->getValue() == Val+1;
1004 }
1005
1006 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
1007 // constant.
1008 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
1009   uint64_t V = CI->getRawValue();
1010   return V && (V & (V-1)) == 0;
1011 }
1012
1013 #if 0   // Currently unused
1014 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
1015 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
1016   uint64_t V = CI->getRawValue();
1017
1018   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1019   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1020
1021   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1022   return U && V && (U & V) == 0;
1023 }
1024 #endif
1025
1026 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
1027 // This is the same as lowones(~X).
1028 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
1029   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
1030
1031   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1032   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1033
1034   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1035   return U && V && (U & V) == 0;
1036 }
1037
1038
1039 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
1040 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
1041 ///
1042 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
1043 ///
1044 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
1045 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
1046 /// if A < B.
1047 ///
1048 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
1049   switch (SCI->getOpcode()) {
1050     // False -> 0
1051   case Instruction::SetGT: return 1;
1052   case Instruction::SetEQ: return 2;
1053   case Instruction::SetGE: return 3;
1054   case Instruction::SetLT: return 4;
1055   case Instruction::SetNE: return 5;
1056   case Instruction::SetLE: return 6;
1057     // True -> 7
1058   default:
1059     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
1060     return 0;
1061   }
1062 }
1063
1064 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
1065 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
1066 /// SetCC instruction.
1067 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
1068   switch (Opcode) {
1069   case 0: return ConstantBool::False;
1070   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
1071   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
1072   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
1073   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
1074   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
1075   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
1076   case 7: return ConstantBool::True;
1077   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
1078   }
1079 }
1080
1081 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1082 struct FoldSetCCLogical {
1083   InstCombiner &IC;
1084   Value *LHS, *RHS;
1085   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
1086     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
1087   bool shouldApply(Value *V) const {
1088     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
1089       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
1090               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
1091     return false;
1092   }
1093   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
1094     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
1095     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
1096       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
1097       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
1098     }
1099
1100     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
1101     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
1102     unsigned Code;
1103     switch (Log.getOpcode()) {
1104     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
1105     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
1106     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
1107     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
1108     }
1109
1110     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
1111     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1112       return I;
1113     // Otherwise, it's a constant boolean value...
1114     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
1115   }
1116 };
1117
1118
1119 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
1120 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
1121 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
1122 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
1123                                     ConstantIntegral *OpRHS,
1124                                     ConstantIntegral *AndRHS,
1125                                     BinaryOperator &TheAnd) {
1126   Value *X = Op->getOperand(0);
1127   Constant *Together = 0;
1128   if (!isa<ShiftInst>(Op))
1129     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
1130
1131   switch (Op->getOpcode()) {
1132   case Instruction::Xor:
1133     if (Together->isNullValue()) {
1134       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) iff (C1&C2) == 0
1135       return BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
1136     } else if (Op->hasOneUse()) {
1137       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1138       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1139       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1140       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1141       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1142     }
1143     break;
1144   case Instruction::Or:
1145     // (X | C1) & C2 --> X & C2 iff C1 & C1 == 0
1146     if (Together->isNullValue())
1147       return BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
1148     else {
1149       if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1150         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1151
1152       if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1153         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1154         std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1155         Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1156         InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1157         return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1158       }
1159     }
1160     break;
1161   case Instruction::Add:
1162     if (Op->hasOneUse()) {
1163       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1164       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1165       // single bit constant.
1166       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1167
1168       // Clear bits that are not part of the constant.
1169       AndRHSV &= (1ULL << AndRHS->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
1170
1171       // If there is only one bit set...
1172       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1173         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1174         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1175         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1176         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1177
1178         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1179         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1180           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1181           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1182           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1183           // no effect.
1184           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1185             TheAnd.setOperand(0, X);
1186             return &TheAnd;
1187           } else {
1188             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1189             // Pull the XOR out of the AND.
1190             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1191             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1192             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1193           }
1194         }
1195       }
1196     }
1197     break;
1198
1199   case Instruction::Shl: {
1200     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1201     // the anded constant includes them, clear them now!
1202     //
1203     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1204     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
1205     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
1206
1207     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
1208       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
1209     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
1210       TheAnd.setOperand(1, CI);
1211       return &TheAnd;
1212     }
1213     break;
1214   }
1215   case Instruction::Shr:
1216     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1217     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1218     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1219     //
1220     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1221       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1222       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
1223       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1224
1225       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
1226         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
1227       } else if (CI != AndRHS) {
1228         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
1229         return &TheAnd;
1230       }
1231     } else {   // Signed shr.
1232       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
1233       // with an and.
1234       if (Op->hasOneUse()) {
1235         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1236         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
1237         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1238         if (CI == ShrMask) {          // Masking out bits shifted in.
1239           // Make the argument unsigned.
1240           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
1241           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
1242                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
1243                                    TheAnd);
1244           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
1245                                                     OpRHS, Op->getName()),
1246                                       TheAnd);
1247           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
1248         }
1249       }
1250     }
1251     break;
1252   }
1253   return 0;
1254 }
1255
1256
1257 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
1258 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
1259 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
1260 /// insert new instructions.
1261 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
1262                                            bool Inside, Instruction &IB) {
1263   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
1264          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
1265   if (Inside) {
1266     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
1267       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
1268     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
1269       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
1270
1271     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1272     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
1273     InsertNewInstBefore(Add, IB);
1274     // Convert to unsigned for the comparison.
1275     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1276     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1277     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1278     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1279     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1280   }
1281
1282   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
1283     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
1284
1285   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
1286   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
1287     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
1288
1289   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
1290   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1291   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
1292   InsertNewInstBefore(Add, IB);
1293   // Convert to unsigned for the comparison.
1294   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1295   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1296   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1297   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1298   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1299 }
1300
1301
1302 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1303   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1304   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1305
1306   // and X, X = X   and X, 0 == 0
1307   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1308     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1309
1310   // and X, -1 == X
1311   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1312     if (RHS->isAllOnesValue())
1313       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1314
1315     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1316     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1317       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1318       Value *X = Op0I->getOperand(0);
1319       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1320         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, RHS, I))
1321           return Res;
1322     }
1323
1324     // Try to fold constant and into select arguments.
1325     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1326       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1327         return R;
1328     if (isa<PHINode>(Op0))
1329       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1330         return NV;
1331   }
1332
1333   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
1334   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
1335
1336   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
1337     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1338
1339   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1340   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1341     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1342                                                I.getName()+".demorgan");
1343     InsertNewInstBefore(Or, I);
1344     return BinaryOperator::createNot(Or);
1345   }
1346
1347   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
1348     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1349     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1350       return R;
1351
1352     Value *LHSVal, *RHSVal;
1353     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
1354     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
1355     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
1356       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
1357         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
1358             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
1359             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
1360             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
1361           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1362           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
1363           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
1364           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
1365             std::swap(LHS, RHS);
1366             std::swap(LHSCst, RHSCst);
1367             std::swap(LHSCC, RHSCC);
1368           }
1369
1370           // At this point, we know we have have two setcc instructions
1371           // comparing a value against two constants and and'ing the result
1372           // together.  Because of the above check, we know that we only have
1373           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
1374           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
1375           // equal.
1376           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1377
1378           switch (LHSCC) {
1379           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1380           case Instruction::SetEQ:
1381             switch (RHSCC) {
1382             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1383             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
1384             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
1385               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1386             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
1387             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
1388               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1389             }
1390           case Instruction::SetNE:
1391             switch (RHSCC) {
1392             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1393             case Instruction::SetLT:
1394               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
1395                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
1396               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
1397             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
1398             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
1399               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1400             case Instruction::SetNE:
1401               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
1402                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1403                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
1404                                                       LHSVal->getName()+".off");
1405                 InsertNewInstBefore(Add, I);
1406                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1407                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
1408                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
1409                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1410                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1411               }
1412               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
1413             }
1414             break;
1415           case Instruction::SetLT:
1416             switch (RHSCC) {
1417             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1418             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
1419             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
1420               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1421             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
1422             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
1423               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1424             }
1425           case Instruction::SetGT:
1426             switch (RHSCC) {
1427             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1428             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
1429               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1430             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
1431               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1432             case Instruction::SetNE:
1433               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
1434                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
1435               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
1436             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
1437               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
1438             }
1439           }
1440         }
1441   }
1442
1443   return Changed ? &I : 0;
1444 }
1445
1446 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1447   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1448   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1449
1450   // or X, X = X   or X, 0 == X
1451   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1452     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1453
1454   // or X, -1 == -1
1455   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1456     if (RHS->isAllOnesValue())
1457       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1458
1459     ConstantInt *C1; Value *X;
1460     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1461     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1462       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1463       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1464       InsertNewInstBefore(Or, I);
1465       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
1466     }
1467
1468     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1469     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1470       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1471       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1472       InsertNewInstBefore(Or, I);
1473       return BinaryOperator::createXor(Or,
1474                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
1475     }
1476
1477     // Try to fold constant and into select arguments.
1478     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1479       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1480         return R;
1481     if (isa<PHINode>(Op0))
1482       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1483         return NV;
1484   }
1485
1486   // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
1487   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
1488   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1489       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) && A == B)
1490     return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
1491
1492   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
1493     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
1494       return ReplaceInstUsesWith(I,
1495                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1496   } else {
1497     A = 0;
1498   }
1499
1500   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
1501     if (Op0 == B)
1502       return ReplaceInstUsesWith(I,
1503                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1504
1505     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
1506     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1507       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
1508                                               I.getName()+".demorgan"), I);
1509       return BinaryOperator::createNot(And);
1510     }
1511   }
1512
1513   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1514   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
1515     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1516       return R;
1517
1518     Value *LHSVal, *RHSVal;
1519     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
1520     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
1521     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
1522       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
1523         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
1524             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
1525             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
1526             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
1527           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1528           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
1529           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
1530           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
1531             std::swap(LHS, RHS);
1532             std::swap(LHSCst, RHSCst);
1533             std::swap(LHSCC, RHSCC);
1534           }
1535
1536           // At this point, we know we have have two setcc instructions
1537           // comparing a value against two constants and or'ing the result
1538           // together.  Because of the above check, we know that we only have
1539           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
1540           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
1541           // equal.
1542           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1543
1544           switch (LHSCC) {
1545           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1546           case Instruction::SetEQ:
1547             switch (RHSCC) {
1548             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1549             case Instruction::SetEQ:
1550               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1551                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1552                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
1553                                                       LHSVal->getName()+".off");
1554                 InsertNewInstBefore(Add, I);
1555                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1556                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
1557                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1558                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1559                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1560               }
1561               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
1562
1563             case Instruction::SetGT:
1564               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X == 13 | X > 14) -> X > 13
1565                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, LHSCst);
1566               break;                        // (X == 13 | X > 15) -> no change
1567             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1568             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
1569               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1570             }
1571             break;
1572           case Instruction::SetNE:
1573             switch (RHSCC) {
1574             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1575             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15) -> X < 15
1576               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1577             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1578             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
1579               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1580             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
1581               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1582             }
1583             break;
1584           case Instruction::SetLT:
1585             switch (RHSCC) {
1586             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1587             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
1588               break;
1589             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
1590               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
1591             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
1592             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
1593               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1594             }
1595             break;
1596           case Instruction::SetGT:
1597             switch (RHSCC) {
1598             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1599             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
1600             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
1601               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1602             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
1603             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
1604               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1605             }
1606           }
1607         }
1608   }
1609   return Changed ? &I : 0;
1610 }
1611
1612 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
1613 struct XorSelf {
1614   Value *RHS;
1615   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1616   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1617   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
1618     return &Xor;
1619   }
1620 };
1621
1622
1623 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
1624   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1625   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1626
1627   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
1628   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
1629     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
1630     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1631   }
1632
1633   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1634     // xor X, 0 == X
1635     if (RHS->isNullValue())
1636       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1637
1638     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1639       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
1640       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
1641         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
1642           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
1643                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
1644
1645       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
1646       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
1647         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
1648           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
1649           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
1650                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1651           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
1652         }
1653
1654       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
1655       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
1656         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
1657         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
1658           Instruction *NotY =
1659             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
1660                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
1661           InsertNewInstBefore(NotY, I);
1662           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
1663         }
1664       }
1665
1666       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1667         switch (Op0I->getOpcode()) {
1668         case Instruction::Add:
1669           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
1670           if (RHS->isAllOnesValue()) {
1671             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
1672             return BinaryOperator::createSub(
1673                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
1674                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
1675                                           Op0I->getOperand(0));
1676           }
1677           break;
1678         case Instruction::And:
1679           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
1680           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
1681             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
1682           break;
1683         case Instruction::Or:
1684           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1685           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
1686             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
1687           break;
1688         default: break;
1689         }
1690     }
1691
1692     // Try to fold constant and into select arguments.
1693     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1694       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1695         return R;
1696     if (isa<PHINode>(Op0))
1697       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1698         return NV;
1699   }
1700
1701   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
1702     if (X == Op1)
1703       return ReplaceInstUsesWith(I,
1704                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1705
1706   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
1707     if (X == Op0)
1708       return ReplaceInstUsesWith(I,
1709                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1710
1711   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
1712     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1713       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
1714         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
1715         I.swapOperands();
1716         std::swap(Op0, Op1);
1717       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
1718         I.swapOperands();
1719         std::swap(Op0, Op1);
1720       }
1721     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
1722       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
1723         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
1724       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
1725         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
1726     }
1727
1728   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1729     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
1730       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
1731         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
1732       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
1733         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
1734                                                      Op1->getName()+".not"), I);
1735         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
1736       }
1737     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
1738       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
1739         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1740       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
1741         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1742     }
1743
1744   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1745   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
1746   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1747       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) &&
1748       ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
1749     return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
1750
1751   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1752   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
1753     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1754       return R;
1755
1756   return Changed ? &I : 0;
1757 }
1758
1759 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
1760 /// overflowed for this type.
1761 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
1762                             ConstantInt *In2) {
1763   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
1764   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
1765 }
1766
1767 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
1768   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
1769 }
1770
1771 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
1772 /// overflowed for this type.
1773 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
1774                             ConstantInt *In2) {
1775   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
1776
1777   if (In1->getType()->isUnsigned())
1778     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
1779            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
1780   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
1781     return false;
1782   if (isPositive(In1))
1783     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
1784            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
1785   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
1786          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
1787 }
1788
1789 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(BinaryOperator &I) {
1790   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1791   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1792   const Type *Ty = Op0->getType();
1793
1794   // setcc X, X
1795   if (Op0 == Op1)
1796     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
1797
1798   // setcc <global/alloca*>, 0 - Global/Stack value addresses are never null!
1799   if (isa<ConstantPointerNull>(Op1) &&
1800       (isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0)))
1801     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
1802
1803
1804   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
1805   if (Ty == Type::BoolTy) {
1806     switch (I.getOpcode()) {
1807     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
1808     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
1809       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
1810       InsertNewInstBefore(Xor, I);
1811       return BinaryOperator::createNot(Xor);
1812     }
1813     case Instruction::SetNE:
1814       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
1815
1816     case Instruction::SetGT:
1817       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
1818       // FALL THROUGH
1819     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
1820       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
1821       InsertNewInstBefore(Not, I);
1822       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
1823     }
1824     case Instruction::SetGE:
1825       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
1826       // FALL THROUGH
1827     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
1828       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
1829       InsertNewInstBefore(Not, I);
1830       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
1831     }
1832     }
1833   }
1834
1835   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
1836   // can be folded into the comparison.
1837   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1838     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
1839     if (CI->isMinValue()) {
1840       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
1841         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1842       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
1843         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1844       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
1845         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
1846       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
1847         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
1848
1849     } else if (CI->isMaxValue()) {
1850       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
1851         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1852       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
1853         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1854       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
1855         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
1856       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
1857         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
1858
1859       // Comparing against a value really close to min or max?
1860     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
1861       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
1862         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
1863       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
1864         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
1865
1866     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
1867       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
1868         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
1869       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
1870         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
1871     }
1872
1873     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
1874     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
1875     // already been handled above, this requires little checking.
1876     //
1877     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
1878       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
1879     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
1880       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
1881
1882     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1883       switch (LHSI->getOpcode()) {
1884       case Instruction::PHI:
1885         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1886           return NV;
1887         break;
1888       case Instruction::And:
1889         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
1890             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
1891           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
1892           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
1893           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
1894           // access.
1895           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
1896           ConstantUInt *ShAmt;
1897           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
1898           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1899           const Type *Ty = LHSI->getType();
1900
1901           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
1902           // into the mask.  This can only happen with signed shift
1903           // rights, as they sign-extend.
1904           if (ShAmt) {
1905             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
1906                            Shift->getType()->isUnsigned();
1907             if (!CanFold) {
1908               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
1909               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
1910               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
1911                                    Ty->getPrimitiveSize()*8-ShAmt->getValue());
1912               Constant *ShVal =
1913                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), OShAmt);
1914               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
1915                 CanFold = true;
1916             }
1917
1918             if (CanFold) {
1919               Constant *NewCst;
1920               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
1921                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
1922               else
1923                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
1924
1925               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
1926               // compared.
1927               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
1928                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
1929                 // As a special case, check to see if this means that the
1930                 // result is always true or false now.
1931                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
1932                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1933                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
1934                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1935               } else {
1936                 I.setOperand(1, NewCst);
1937                 Constant *NewAndCST;
1938                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
1939                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
1940                 else
1941                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
1942                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
1943                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
1944                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
1945                 AddUsesToWorkList(I);
1946                 return &I;
1947               }
1948             }
1949           }
1950         }
1951         break;
1952
1953       case Instruction::Cast: {       // (setcc (cast X to larger), CI)
1954         const Type *SrcTy = LHSI->getOperand(0)->getType();
1955         if (SrcTy->isIntegral() && LHSI->getType()->isIntegral()) {
1956           unsigned SrcBits = SrcTy->getPrimitiveSize()*8;
1957           if (SrcTy == Type::BoolTy) SrcBits = 1;
1958           unsigned DestBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1959           if (LHSI->getType() == Type::BoolTy) DestBits = 1;
1960           if (SrcBits < DestBits) {
1961             // Check to see if the comparison is always true or false.
1962             Constant *NewCst = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
1963             if (ConstantExpr::getCast(NewCst, LHSI->getType()) != CI) {
1964               Constant *Min = ConstantIntegral::getMinValue(SrcTy);
1965               Constant *Max = ConstantIntegral::getMaxValue(SrcTy);
1966               Min = ConstantExpr::getCast(Min, LHSI->getType());
1967               Max = ConstantExpr::getCast(Max, LHSI->getType());
1968               switch (I.getOpcode()) {
1969               default: assert(0 && "unknown integer comparison");
1970               case Instruction::SetEQ:
1971                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1972               case Instruction::SetNE:
1973                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1974               case Instruction::SetLT:
1975                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getSetLT(Max, CI));
1976               case Instruction::SetGT:
1977                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getSetGT(Min, CI));
1978               }
1979             }
1980
1981             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
1982                                    ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy));
1983           }
1984         }
1985         break;
1986       }
1987       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
1988         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1989           switch (I.getOpcode()) {
1990           default: break;
1991           case Instruction::SetEQ:
1992           case Instruction::SetNE: {
1993             // If we are comparing against bits always shifted out, the
1994             // comparison cannot succeed.
1995             Constant *Comp =
1996               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
1997             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
1998               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
1999               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2000               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2001             }
2002
2003             if (LHSI->hasOneUse()) {
2004               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2005               unsigned ShAmtVal = ShAmt->getValue();
2006               unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
2007               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
2008
2009               Constant *Mask;
2010               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2011                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2012               } else if (ShAmtVal != 0) {
2013                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2014               } else {
2015                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
2016               }
2017
2018               Instruction *AndI =
2019                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2020                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2021               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2022               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2023                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
2024             }
2025           }
2026           }
2027         }
2028         break;
2029
2030       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
2031         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2032           switch (I.getOpcode()) {
2033           default: break;
2034           case Instruction::SetEQ:
2035           case Instruction::SetNE: {
2036             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2037             // comparison cannot succeed.
2038             Constant *Comp =
2039               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
2040
2041             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2042               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2043               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2044               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2045             }
2046
2047             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
2048               unsigned ShAmtVal = ShAmt->getValue();
2049
2050               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2051               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
2052               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
2053
2054               Constant *Mask;
2055               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2056                 unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
2057                 Val &= (1ULL << TypeBits)-1;
2058                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2059               } else {
2060                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2061               }
2062
2063               Instruction *AndI =
2064                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2065                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2066               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2067               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2068                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
2069             }
2070             break;
2071           }
2072           }
2073         }
2074         break;
2075
2076       case Instruction::Div:
2077         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
2078         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2079           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
2080           // Determine, based on the divide type, what the range is being
2081           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
2082           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
2083           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
2084           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
2085
2086           ConstantInt *Prod;
2087           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
2088
2089           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
2090           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
2091             LoBound = Prod;
2092             LoOverflow = ProdOV;
2093             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
2094           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
2095             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
2096               // Can't overflow.
2097               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
2098               HiBound = DivRHS;
2099             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
2100               LoBound = Prod;
2101               LoOverflow = ProdOV;
2102               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
2103             } else {                       // (X / pos) op neg
2104               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
2105               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
2106                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
2107               HiBound = Prod;
2108               HiOverflow = ProdOV;
2109             }
2110           } else {                                     // Divisor is < 0.
2111             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
2112               LoBound = AddOne(DivRHS);
2113               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2114             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
2115               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
2116               if (!LoOverflow)
2117                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
2118               HiBound = AddOne(Prod);
2119             } else {                       // (X / neg) op neg
2120               LoBound = Prod;
2121               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
2122               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
2123             }
2124           }
2125
2126           if (LoBound) {
2127             Value *X = LHSI->getOperand(0);
2128             switch (I.getOpcode()) {
2129             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
2130             case Instruction::SetEQ:
2131               if (LoOverflow && HiOverflow)
2132                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2133               else if (HiOverflow)
2134                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
2135               else if (LoOverflow)
2136                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
2137               else
2138                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
2139             case Instruction::SetNE:
2140               if (LoOverflow && HiOverflow)
2141                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2142               else if (HiOverflow)
2143                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2144               else if (LoOverflow)
2145                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2146               else
2147                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
2148             case Instruction::SetLT:
2149               if (LoOverflow)
2150                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2151               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2152             case Instruction::SetGT:
2153               if (HiOverflow)
2154                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2155               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2156             }
2157           }
2158         }
2159         break;
2160       case Instruction::Select:
2161         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
2162         // comparison into the select arms, which will cause one to be
2163         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
2164         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
2165         if (LHSI->hasOneUse()) {
2166           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
2167             // Fold the known value into the constant operand.
2168             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, CI);
2169             // Insert a new SetCC of the other select operand.
2170             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
2171                                                       LHSI->getOperand(2), CI,
2172                                                       I.getName()), I);
2173           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
2174             // Fold the known value into the constant operand.
2175             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, CI);
2176             // Insert a new SetCC of the other select operand.
2177             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
2178                                                       LHSI->getOperand(1), CI,
2179                                                       I.getName()), I);
2180           }
2181         }
2182
2183         if (Op1)
2184           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
2185         break;
2186       }
2187
2188     // Simplify seteq and setne instructions...
2189     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2190         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
2191       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2192
2193       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
2194       // operand is a constant, simplify a bit.
2195       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2196         switch (BO->getOpcode()) {
2197         case Instruction::Rem:
2198           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
2199           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
2200               BO->hasOneUse() &&
2201               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1)
2202             if (unsigned L2 =
2203                 Log2(cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue())) {
2204               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
2205               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
2206                                                              UTy, "tmp"), I);
2207               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
2208               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
2209                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
2210               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
2211                                             Constant::getNullValue(UTy));
2212             }
2213           break;
2214
2215         case Instruction::Add:
2216           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
2217           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2218             if (BO->hasOneUse())
2219               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2220                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
2221           } else if (CI->isNullValue()) {
2222             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
2223             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
2224             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
2225
2226             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
2227               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
2228             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
2229               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
2230             else if (BO->hasOneUse()) {
2231               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
2232               BO->setName("");
2233               InsertNewInstBefore(Neg, I);
2234               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
2235             }
2236           }
2237           break;
2238         case Instruction::Xor:
2239           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
2240           // the explicit xor.
2241           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
2242             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2243                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
2244
2245           // FALLTHROUGH
2246         case Instruction::Sub:
2247           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
2248           if (CI->isNullValue())
2249             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2250                                    BO->getOperand(1));
2251           break;
2252
2253         case Instruction::Or:
2254           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
2255           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
2256           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
2257             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
2258             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
2259               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2260           }
2261           break;
2262
2263         case Instruction::And:
2264           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2265             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
2266             // comparison can never succeed!
2267             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
2268                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
2269               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2270
2271             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
2272             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
2273               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
2274                                      Instruction::SetNE, Op0,
2275                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
2276
2277             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
2278             // to be a signed value as appropriate.
2279             if (isSignBit(BOC)) {
2280               Value *X = BO->getOperand(0);
2281               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
2282               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
2283                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
2284                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
2285               }
2286               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
2287                                          Instruction::SetGE, X,
2288                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
2289             }
2290
2291             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
2292             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
2293               Value *X = BO->getOperand(0);
2294               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
2295
2296               // If 'X' is signed, insert a cast now.
2297               if (NegX->getType()->isSigned()) {
2298                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
2299                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
2300                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
2301               }
2302
2303               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
2304                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
2305             }
2306
2307           }
2308         default: break;
2309         }
2310       }
2311     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
2312       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
2313       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2314         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
2315         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
2316         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSize();
2317         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
2318             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSize()) {
2319           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
2320                  "Source and destination signednesses should differ!");
2321           if (Cast->getType()->isSigned()) {
2322             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
2323             // vicinity of zero.
2324             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
2325               // X < 0  => x > 127
2326               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
2327                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize*8-1))-1));
2328             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
2329                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
2330               // X > -1  => x < 128
2331               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
2332                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize*8-1)));
2333           } else {
2334             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
2335             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
2336                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize*8-1))
2337               // X < 128 => X > -1
2338               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
2339                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
2340             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
2341                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize*8-1))-1)
2342               // X > 127 => X < 0
2343               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
2344                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
2345           }
2346         }
2347       }
2348     }
2349   }
2350
2351   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
2352   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
2353   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2354     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
2355     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
2356         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
2357         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2358          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
2359       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
2360       // operand, where it can often be eliminated completely.
2361       Op0 = CastOp0;
2362
2363       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
2364       // well.
2365       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2366         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
2367                                                                Op0->getType()))
2368           Op1 = CI2->getOperand(0);
2369
2370       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
2371       if (Op1->getType() != Op0->getType())
2372         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2373           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
2374         } else {
2375           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
2376           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
2377           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
2378         }
2379       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
2380     }
2381
2382     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
2383     // This comes up when you have code like
2384     //   int X = A < B;
2385     //   if (X) ...
2386     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
2387     // with a constant.
2388     if (ConstantInt *ConstantRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2389       const Type *SrcTy = CastOp0->getType();
2390       const Type *DestTy = Op0->getType();
2391       if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
2392           (SrcTy->isUnsigned() || SrcTy == Type::BoolTy)) {
2393         // Ok, we have an expansion of operand 0 into a new type.  Get the
2394         // constant value, masink off bits which are not set in the RHS.  These
2395         // could be set if the destination value is signed.
2396         uint64_t ConstVal = ConstantRHS->getRawValue();
2397         ConstVal &= (1ULL << DestTy->getPrimitiveSize()*8)-1;
2398
2399         // If the constant we are comparing it with has high bits set, which
2400         // don't exist in the original value, the values could never be equal,
2401         // because the source would be zero extended.
2402         unsigned SrcBits =
2403           SrcTy == Type::BoolTy ? 1 : SrcTy->getPrimitiveSize()*8;
2404         bool HasSignBit = ConstVal & (1ULL << (DestTy->getPrimitiveSize()*8-1));
2405         if (ConstVal & ~((1ULL << SrcBits)-1)) {
2406           switch (I.getOpcode()) {
2407           default: assert(0 && "Unknown comparison type!");
2408           case Instruction::SetEQ:
2409             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2410           case Instruction::SetNE:
2411             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2412           case Instruction::SetLT:
2413           case Instruction::SetLE:
2414             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
2415               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2416             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2417           case Instruction::SetGT:
2418           case Instruction::SetGE:
2419             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
2420               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2421             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2422           }
2423         }
2424
2425         // Otherwise, we can replace the setcc with a setcc of the smaller
2426         // operand value.
2427         Op1 = ConstantExpr::getCast(cast<Constant>(Op1), SrcTy);
2428         return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), CastOp0, Op1);
2429       }
2430     }
2431   }
2432   return Changed ? &I : 0;
2433 }
2434
2435
2436
2437 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
2438   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
2439   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2440   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
2441
2442   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
2443   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
2444   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
2445       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
2446     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2447
2448   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
2449   if (!isLeftShift)
2450     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
2451       if (CSI->isAllOnesValue())
2452         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
2453
2454   // Try to fold constant and into select arguments.
2455   if (isa<Constant>(Op0))
2456     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2457       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
2458         return R;
2459
2460   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
2461     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
2462     // of a signed value.
2463     //
2464     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
2465     if (CUI->getValue() >= TypeBits) {
2466       if (!Op0->getType()->isSigned() || isLeftShift)
2467         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2468       else {
2469         I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
2470         return &I;
2471       }
2472     }
2473
2474     // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
2475     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2476       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
2477         if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
2478           return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
2479                                            ConstantExpr::getShl(BOOp, CUI));
2480
2481     // Try to fold constant and into select arguments.
2482     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2483       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
2484         return R;
2485     if (isa<PHINode>(Op0))
2486       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2487         return NV;
2488
2489     // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
2490     // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
2491     if (Op0->hasOneUse())
2492       if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2493         if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
2494           bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
2495           bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
2496
2497           switch (Op0BO->getOpcode()) {
2498           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
2499           case Instruction::Add:
2500             isValid = isLeftShift;
2501             break;
2502           case Instruction::Or:
2503           case Instruction::Xor:
2504             highBitSet = false;
2505             break;
2506           case Instruction::And:
2507             highBitSet = true;
2508             break;
2509           }
2510
2511           // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
2512           // by the logical operation, do not perform the transformation.
2513           // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
2514           // the constant which would cause it to be modified for this
2515           // operation.
2516           //
2517           if (isValid && !isLeftShift && !I.getType()->isUnsigned()) {
2518             uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
2519             isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
2520           }
2521
2522           if (isValid) {
2523             Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, CUI);
2524
2525             Instruction *NewShift =
2526               new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), CUI,
2527                             Op0BO->getName());
2528             Op0BO->setName("");
2529             InsertNewInstBefore(NewShift, I);
2530
2531             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
2532                                           NewRHS);
2533           }
2534         }
2535
2536     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
2537     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
2538       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
2539                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
2540         unsigned ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getValue();
2541         unsigned ShiftAmt2 = CUI->getValue();
2542
2543         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
2544         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
2545           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
2546           if (Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8 < Amt)
2547             Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
2548           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
2549                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
2550         }
2551
2552         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
2553         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
2554         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
2555         if (I.getType()->isUnsigned() || isLeftShift) {
2556           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
2557           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
2558           if (isLeftShift)
2559             C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
2560           else
2561             C = ConstantExpr::getShr(C, ShiftAmt1C);
2562
2563           Instruction *Mask =
2564             BinaryOperator::createAnd(Op0SI->getOperand(0), C,
2565                                       Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
2566           InsertNewInstBefore(Mask, I);
2567
2568           // Figure out what flavor of shift we should use...
2569           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
2570             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
2571           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
2572             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
2573                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
2574           } else {
2575             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
2576                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
2577           }
2578         }
2579       }
2580   }
2581
2582   return 0;
2583 }
2584
2585 enum CastType {
2586   Noop     = 0,
2587   Truncate = 1,
2588   Signext  = 2,
2589   Zeroext  = 3
2590 };
2591
2592 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
2593 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
2594 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
2595   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
2596          "Only works on integral types!");
2597   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSize()*8;
2598   if (Src == Type::BoolTy) SrcSize = 1;
2599   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSize()*8;
2600   if (Dest == Type::BoolTy) DestSize = 1;
2601
2602   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
2603   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
2604   if (Src->isSigned()) return Signext;
2605   return Zeroext;
2606 }
2607
2608
2609 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
2610 // instruction.
2611 //
2612 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
2613                                           const Type *DstTy, TargetData *TD) {
2614
2615   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
2616   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
2617   // int->float->int would not be allowed).
2618   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
2619     return true;
2620
2621   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
2622   // integers of the appropriate size for the code below.
2623   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
2624   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
2625   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
2626
2627   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
2628   // change...
2629   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
2630     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
2631     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
2632
2633     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
2634     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
2635     static const unsigned CastResult[] = {
2636       // First cast is noop
2637       0, 1, 2, 3,
2638       // First cast is a truncate
2639       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
2640       // First cast is a sign ext
2641       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
2642       // First cast is a zero ext
2643       3, 5, 3, 3,
2644     };
2645
2646     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
2647     switch (Result) {
2648     default: assert(0 && "Illegal table value!");
2649     case 0:
2650     case 1:
2651     case 2:
2652     case 3:
2653       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
2654       // truncates, we could eliminate more casts.
2655       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
2656     case 4:
2657       return false;  // Not possible to eliminate this here.
2658     case 5:
2659       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
2660       // is a truncate or noop.
2661       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
2662       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
2663         return true;
2664       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
2665       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
2666       return ResultCast == FirstCast;
2667     }
2668   }
2669   return false;
2670 }
2671
2672 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
2673   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
2674   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
2675     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
2676                                TD))
2677       return false;
2678   return true;
2679 }
2680
2681 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
2682 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
2683 /// casts that are known to not do anything...
2684 ///
2685 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
2686                                              Instruction *InsertBefore) {
2687   if (V->getType() == DestTy) return V;
2688   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
2689     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
2690
2691   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
2692   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
2693   return CI;
2694 }
2695
2696 // CastInst simplification
2697 //
2698 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
2699   Value *Src = CI.getOperand(0);
2700
2701   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
2702   // instruction...
2703   if (CI.getType() == Src->getType())
2704     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
2705
2706   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
2707   // one!
2708   //
2709   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {
2710     if (isEliminableCastOfCast(CSrc->getOperand(0)->getType(),
2711                                CSrc->getType(), CI.getType(), TD)) {
2712       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
2713       // has a good chance of making CSrc dead.
2714       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
2715       return &CI;
2716     }
2717
2718     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
2719     // to convert this into a logical 'and' instruction.
2720     //
2721     if (CSrc->getOperand(0)->getType() == CI.getType() &&
2722         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
2723         CI.getType()->isUnsigned() && CSrc->getType()->isUnsigned() &&
2724         CSrc->getType()->getPrimitiveSize() < CI.getType()->getPrimitiveSize()){
2725       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
2726              "Cannot have type bigger than ulong!");
2727       uint64_t AndValue = (1ULL << CSrc->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
2728       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(CI.getType(), AndValue);
2729       return BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
2730     }
2731   }
2732
2733   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
2734   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
2735     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
2736                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
2737
2738   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
2739   // this into a cast of the original pointer!
2740   //
2741   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
2742     bool AllZeroOperands = true;
2743     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
2744       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
2745           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
2746         AllZeroOperands = false;
2747         break;
2748       }
2749     if (AllZeroOperands) {
2750       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
2751       return &CI;
2752     }
2753   }
2754
2755   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
2756   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
2757   //
2758   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
2759     if (AI->hasOneUse() && !AI->isArrayAllocation())
2760       if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType())) {
2761         // Get the type really allocated and the type casted to...
2762         const Type *AllocElTy = AI->getAllocatedType();
2763         const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
2764         if (AllocElTy->isSized() && CastElTy->isSized()) {
2765           unsigned AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
2766           unsigned CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
2767
2768           // If the allocation is for an even multiple of the cast type size
2769           if (CastElTySize && (AllocElTySize % CastElTySize == 0)) {
2770             Value *Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy,
2771                                          AllocElTySize/CastElTySize);
2772             std::string Name = AI->getName(); AI->setName("");
2773             AllocationInst *New;
2774             if (isa<MallocInst>(AI))
2775               New = new MallocInst(CastElTy, Amt, Name);
2776             else
2777               New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, Name);
2778             InsertNewInstBefore(New, *AI);
2779             return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
2780           }
2781         }
2782       }
2783
2784   if (isa<PHINode>(Src))
2785     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
2786       return NV;
2787
2788   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
2789   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
2790   // for now.
2791   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
2792     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
2793         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
2794       const Type *DestTy = CI.getType();
2795       unsigned SrcBitSize = getTypeSizeInBits(Src->getType());
2796       unsigned DestBitSize = getTypeSizeInBits(DestTy);
2797
2798       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
2799       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
2800
2801       switch (SrcI->getOpcode()) {
2802       case Instruction::Add:
2803       case Instruction::Mul:
2804       case Instruction::And:
2805       case Instruction::Or:
2806       case Instruction::Xor:
2807         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
2808         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
2809           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
2810           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
2811           // converting signedness, which is a noop.
2812           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
2813               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
2814             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
2815             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
2816             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
2817                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
2818           }
2819         }
2820         break;
2821       case Instruction::Shl:
2822         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
2823         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
2824         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
2825         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
2826         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
2827             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
2828           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
2829           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
2830         }
2831         break;
2832       }
2833     }
2834
2835   return 0;
2836 }
2837
2838 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
2839 ///   %C = or %A, %B
2840 ///   %D = select %cond, %C, %A
2841 /// into:
2842 ///   %C = select %cond, %B, 0
2843 ///   %D = or %A, %C
2844 ///
2845 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
2846 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
2847 /// equal the other incoming value of the select.
2848 ///
2849 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
2850   switch (I->getOpcode()) {
2851   case Instruction::Add:
2852   case Instruction::Mul:
2853   case Instruction::And:
2854   case Instruction::Or:
2855   case Instruction::Xor:
2856     return 3;              // Can fold through either operand.
2857   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
2858   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
2859   case Instruction::Shr:
2860     return 1;
2861   default:
2862     return 0;              // Cannot fold
2863   }
2864 }
2865
2866 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
2867 /// function, return the identity constant that goes into the select.
2868 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
2869   switch (I->getOpcode()) {
2870   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
2871   case Instruction::Add:
2872   case Instruction::Sub:
2873   case Instruction::Or:
2874   case Instruction::Xor:
2875     return Constant::getNullValue(I->getType());
2876   case Instruction::Shl:
2877   case Instruction::Shr:
2878     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
2879   case Instruction::And:
2880     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
2881   case Instruction::Mul:
2882     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
2883   }
2884 }
2885
2886 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2887   Value *CondVal = SI.getCondition();
2888   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
2889   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
2890
2891   // select true, X, Y  -> X
2892   // select false, X, Y -> Y
2893   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
2894     if (C == ConstantBool::True)
2895       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2896     else {
2897       assert(C == ConstantBool::False);
2898       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2899     }
2900
2901   // select C, X, X -> X
2902   if (TrueVal == FalseVal)
2903     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2904
2905   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
2906     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
2907       if (C == ConstantBool::True) {
2908         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
2909         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
2910       } else {
2911         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
2912         Value *NotCond =
2913           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2914                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
2915         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
2916       }
2917     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
2918       if (C == ConstantBool::False) {
2919         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
2920         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
2921       } else {
2922         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
2923         Value *NotCond =
2924           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2925                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
2926         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
2927       }
2928     }
2929
2930   // Selecting between two integer constants?
2931   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
2932     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
2933       // select C, 1, 0 -> cast C to int
2934       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
2935         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
2936       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
2937         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
2938         Value *NotCond =
2939           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2940                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
2941         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
2942       }
2943
2944       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
2945       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
2946       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
2947       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
2948       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
2949         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
2950           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2951                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
2952               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
2953               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
2954             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
2955               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
2956                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
2957                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
2958                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
2959                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
2960                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
2961                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
2962                 // false val is the zero.
2963                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
2964                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
2965                 Value *V = ICA;
2966                 if (ShouldNotVal)
2967                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
2968                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
2969                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
2970               }
2971     }
2972
2973   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
2974   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
2975     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
2976       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
2977       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2978         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2979       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
2980       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
2981         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2982       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
2983
2984     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
2985       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
2986       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2987         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2988       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
2989       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
2990         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2991       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
2992     }
2993   }
2994
2995   // See if we can fold the select into one of our operands.
2996   if (SI.getType()->isInteger()) {
2997     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
2998     // transformation we are doing here.
2999     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
3000       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
3001           !isa<Constant>(FalseVal))
3002         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
3003           unsigned OpToFold = 0;
3004           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
3005             OpToFold = 1;
3006           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
3007             OpToFold = 2;
3008           }
3009
3010           if (OpToFold) {
3011             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
3012             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
3013             Instruction *NewSel =
3014               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
3015                              Name);
3016             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
3017             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
3018               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
3019             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
3020               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
3021             else {
3022               assert(0 && "Unknown instruction!!");
3023             }
3024           }
3025         }
3026
3027     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
3028       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
3029           !isa<Constant>(TrueVal))
3030         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
3031           unsigned OpToFold = 0;
3032           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
3033             OpToFold = 1;
3034           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
3035             OpToFold = 2;
3036           }
3037
3038           if (OpToFold) {
3039             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
3040             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
3041             Instruction *NewSel =
3042               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
3043                              Name);
3044             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
3045             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
3046               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
3047             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
3048               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
3049             else {
3050               assert(0 && "Unknown instruction!!");
3051             }
3052           }
3053         }
3054   }
3055   return 0;
3056 }
3057
3058
3059 // CallInst simplification
3060 //
3061 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
3062   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
3063   // visitCallSite.
3064   if (Function *F = CI.getCalledFunction())
3065     switch (F->getIntrinsicID()) {
3066     case Intrinsic::memmove:
3067     case Intrinsic::memcpy:
3068     case Intrinsic::memset:
3069       // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
3070       if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(CI.getOperand(3))) {
3071         if (NumBytes->isNullValue())
3072           return EraseInstFromFunction(CI);
3073       }
3074       break;
3075     default:
3076       break;
3077     }
3078
3079   return visitCallSite(&CI);
3080 }
3081
3082 // InvokeInst simplification
3083 //
3084 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
3085   return visitCallSite(&II);
3086 }
3087
3088 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
3089 //
3090 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
3091   bool Changed = false;
3092
3093   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
3094   // to the arguments of the call/invoke.
3095   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
3096
3097   Value *Callee = CS.getCalledValue();
3098   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
3099   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
3100   if (FTy->isVarArg()) {
3101     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
3102     // the call.
3103     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
3104            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
3105       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
3106         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
3107         // area, we can eliminate the use of the cast.
3108         Value *Op = CI->getOperand(0);
3109         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
3110           *I = Op;
3111           Changed = true;
3112         }
3113       }
3114   }
3115
3116   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
3117 }
3118
3119 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
3120 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
3121 //
3122 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
3123   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
3124   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
3125   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
3126     return false;
3127   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
3128   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
3129
3130   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
3131   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
3132   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
3133   //
3134   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
3135   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
3136
3137   // Check to see if we are changing the return type...
3138   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
3139     if (Callee->isExternal() &&
3140         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
3141         !Caller->use_empty())
3142       return false;   // Cannot transform this return value...
3143
3144     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
3145     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
3146     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
3147     // the critical edge).  Bail out in this case.
3148     if (!Caller->use_empty())
3149       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
3150         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
3151              UI != E; ++UI)
3152           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
3153             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
3154                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
3155               return false;
3156   }
3157
3158   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
3159   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
3160
3161   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
3162   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
3163     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
3164     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
3165     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
3166   }
3167
3168   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
3169       Callee->isExternal())
3170     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
3171
3172   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
3173   // inserting cast instructions as necessary...
3174   std::vector<Value*> Args;
3175   Args.reserve(NumActualArgs);
3176
3177   AI = CS.arg_begin();
3178   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
3179     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
3180     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
3181       Args.push_back(*AI);
3182     } else {
3183       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
3184                                          *Caller));
3185     }
3186   }
3187
3188   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
3189   // now...
3190   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
3191     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
3192
3193   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
3194   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
3195     if (!FT->isVarArg()) {
3196       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
3197                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
3198     } else {
3199       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
3200       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
3201         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
3202         if (PTy != (*AI)->getType()) {
3203           // Must promote to pass through va_arg area!
3204           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
3205           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
3206           Args.push_back(Cast);
3207         } else {
3208           Args.push_back(*AI);
3209         }
3210       }
3211     }
3212
3213   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
3214     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
3215
3216   Instruction *NC;
3217   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
3218     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
3219                         Args, Caller->getName(), Caller);
3220   } else {
3221     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
3222   }
3223
3224   // Insert a cast of the return type as necessary...
3225   Value *NV = NC;
3226   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
3227     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
3228       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
3229
3230       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
3231       // non-phi, instruction in the normal successor block.
3232       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
3233         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
3234         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
3235         InsertNewInstBefore(NC, *I);
3236       } else {
3237         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
3238         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
3239       }
3240       AddUsersToWorkList(*Caller);
3241     } else {
3242       NV = Constant::getNullValue(Caller->getType());
3243     }
3244   }
3245
3246   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
3247     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
3248   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
3249   removeFromWorkList(Caller);
3250   return true;
3251 }
3252
3253
3254
3255 // PHINode simplification
3256 //
3257 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
3258   if (Value *V = hasConstantValue(&PN))
3259     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
3260
3261   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
3262   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
3263   // constants.
3264   if (PN.hasOneUse())
3265     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
3266       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
3267         bool AllConstant = true;
3268         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
3269           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
3270             AllConstant = false;
3271             break;
3272           }
3273         if (AllConstant) {
3274           // Make a new PHI with all casted values.
3275           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
3276           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
3277             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
3278             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
3279                              PN.getIncomingBlock(i));
3280           }
3281
3282           // Update the cast instruction.
3283           CI->setOperand(0, New);
3284           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
3285           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
3286           return &PN;                // PN is now dead!
3287         }
3288       }
3289   return 0;
3290 }
3291
3292 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
3293                                       Instruction *InsertPoint,
3294                                       InstCombiner *IC) {
3295   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
3296   const Type *VTy = V->getType();
3297   Instruction *Cast;
3298   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
3299     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
3300     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
3301                                              V->getName()), *InsertPoint);
3302   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
3303                                  *InsertPoint);
3304 }
3305
3306
3307 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
3308   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
3309   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
3310   // If so, eliminate the noop.
3311   if (GEP.getNumOperands() == 1)
3312     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
3313
3314   bool HasZeroPointerIndex = false;
3315   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
3316     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
3317
3318   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
3319     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
3320
3321   // Eliminate unneeded casts for indices.
3322   bool MadeChange = false;
3323   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
3324   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
3325     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
3326       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
3327         Value *Src = CI->getOperand(0);
3328         const Type *SrcTy = Src->getType();
3329         const Type *DestTy = CI->getType();
3330         if (Src->getType()->isInteger()) {
3331           if (SrcTy->getPrimitiveSize() == DestTy->getPrimitiveSize()) {
3332             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
3333             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
3334             // 32-bit pointer platforms.
3335             if (DestTy->getPrimitiveSize() >= TD->getPointerSize()) {
3336               MadeChange = true;
3337               GEP.setOperand(i, Src);
3338             }
3339           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
3340                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
3341             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
3342             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
3343             // pointer target.
3344             if (SrcTy->isSigned() ||
3345                 SrcTy->getPrimitiveSize() >= TD->getPointerSize()) {
3346               MadeChange = true;
3347               GEP.setOperand(i, Src);
3348             }
3349           }
3350         }
3351       }
3352       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
3353       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
3354       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
3355       // obvious.
3356       Value *Op = GEP.getOperand(i);
3357       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
3358         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
3359           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
3360                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
3361           MadeChange = true;
3362         } else {
3363           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
3364                                                 Op->getName()), GEP);
3365           GEP.setOperand(i, Op);
3366           MadeChange = true;
3367         }
3368
3369       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
3370       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
3371       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
3372         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
3373                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
3374         MadeChange = true;
3375       }
3376     }
3377   if (MadeChange) return &GEP;
3378
3379   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
3380   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
3381   // getelementptr instructions into a single instruction.
3382   //
3383   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
3384   if (GetElementPtrInst *Src = dyn_cast<GetElementPtrInst>(PtrOp)) {
3385     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
3386   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PtrOp)) {
3387     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
3388       SrcGEPOperands.assign(CE->op_begin(), CE->op_end());
3389   }
3390
3391   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
3392     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
3393     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
3394     // avoids us creating a TON of code in some cases.
3395     //
3396     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
3397         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
3398       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
3399
3400     std::vector<Value *> Indices;
3401
3402     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
3403     bool EndsWithSequential = false;
3404     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
3405            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
3406       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
3407
3408     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
3409     if (EndsWithSequential) {
3410       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
3411       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
3412       //
3413       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
3414       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
3415         Sum = GO1;
3416       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
3417         Sum = SO1;
3418       } else {
3419         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
3420         // target's pointer size.
3421         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
3422           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
3423             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
3424           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
3425             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
3426           } else {
3427             unsigned PS = TD->getPointerSize();
3428             Instruction *Cast;
3429             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
3430               // Convert GO1 to SO1's type.
3431               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
3432
3433             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
3434               // Convert SO1 to GO1's type.
3435               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
3436             } else {
3437               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
3438               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
3439               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
3440             }
3441           }
3442         }
3443         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
3444           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
3445         else {
3446           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
3447           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
3448         }
3449       }
3450
3451       // Recycle the GEP we already have if possible.
3452       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
3453         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
3454         GEP.setOperand(1, Sum);
3455         return &GEP;
3456       } else {
3457         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
3458                        SrcGEPOperands.end()-1);
3459         Indices.push_back(Sum);
3460         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
3461       }
3462     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
3463                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
3464                SrcGEPOperands.size() != 1) {
3465       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
3466       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
3467                      SrcGEPOperands.end());
3468       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
3469     }
3470
3471     if (!Indices.empty())
3472       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
3473
3474   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
3475     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
3476     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
3477
3478     // Scan for nonconstants...
3479     std::vector<Constant*> Indices;
3480     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
3481     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
3482       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
3483
3484     if (I == E) {  // If they are all constants...
3485       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
3486
3487       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
3488       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
3489     }
3490   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PtrOp)) {
3491     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
3492       if (HasZeroPointerIndex) {
3493         // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
3494         // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
3495         //
3496         // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
3497         //
3498         Constant *X = CE->getOperand(0);
3499         const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(CE->getType());
3500         if (const PointerType *XTy = dyn_cast<PointerType>(X->getType()))
3501           if (const ArrayType *XATy =
3502               dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
3503             if (const ArrayType *CATy =
3504                 dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
3505               if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
3506                 // At this point, we know that the cast source type is a pointer
3507                 // to an array of the same type as the destination pointer
3508                 // array.  Because the array type is never stepped over (there
3509                 // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
3510                 GEP.setOperand(0, X);
3511                 return &GEP;
3512               }
3513       }
3514     }
3515   }
3516
3517   return 0;
3518 }
3519
3520 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
3521   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
3522   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
3523     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
3524       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
3525       AllocationInst *New = 0;
3526
3527       // Create and insert the replacement instruction...
3528       if (isa<MallocInst>(AI))
3529         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName());
3530       else {
3531         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
3532         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName());
3533       }
3534
3535       InsertNewInstBefore(New, AI);
3536
3537       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
3538       // allocas if possible...
3539       //
3540       BasicBlock::iterator It = New;
3541       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
3542
3543       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
3544       // insert our getelementptr instruction...
3545       //
3546       std::vector<Value*> Idx(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
3547       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, New->getName()+".sub", It);
3548
3549       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
3550       // allocation.
3551       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
3552     }
3553
3554   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
3555   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
3556   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
3557   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
3558       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
3559     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
3560
3561   return 0;
3562 }
3563
3564 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
3565   Value *Op = FI.getOperand(0);
3566
3567   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
3568   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
3569     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
3570       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
3571       return &FI;
3572     }
3573
3574   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
3575   // when lots of inlining happens.
3576   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
3577     return EraseInstFromFunction(FI);
3578
3579   return 0;
3580 }
3581
3582
3583 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
3584 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
3585 /// expression, or null if something is funny.
3586 ///
3587 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
3588   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
3589     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
3590
3591   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
3592   // addressing...
3593   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
3594   for (++I; I != E; ++I)
3595     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
3596       ConstantUInt *CU = cast<ConstantUInt>(I.getOperand());
3597       assert(CU->getValue() < STy->getNumElements() &&
3598              "Struct index out of range!");
3599       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
3600         C = CS->getOperand(CU->getValue());
3601       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
3602         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(CU->getValue()));
3603       } else {
3604         return 0;
3605       }
3606     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
3607       const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(*I);
3608       if ((uint64_t)CI->getRawValue() >= ATy->getNumElements()) return 0;
3609       if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
3610         C = CA->getOperand(CI->getRawValue());
3611       else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
3612         C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
3613       else
3614         return 0;
3615     } else {
3616       return 0;
3617     }
3618   return C;
3619 }
3620
3621 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
3622   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
3623
3624   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
3625   if (const PointerType *SrcTy =
3626       dyn_cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
3627     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
3628     if (SrcPTy->isSized() && DestPTy->isSized() &&
3629         IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
3630             IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy) &&
3631         (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
3632         (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy))) {
3633       // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
3634       // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
3635       // the result of the loaded value.
3636       Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CI->getOperand(0),
3637                                                            CI->getName(),
3638                                                            LI.isVolatile()),LI);
3639       // Now cast the result of the load.
3640       return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
3641     }
3642   }
3643   return 0;
3644 }
3645
3646 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
3647 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
3648 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
3649 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
3650 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
3651   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
3652   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
3653
3654   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
3655   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
3656   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
3657   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
3658   // the load entirely).
3659   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
3660
3661   while (BBI != E) {
3662     --BBI;
3663
3664     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
3665       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
3666     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
3667       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
3668
3669   }
3670   return false;
3671 }
3672
3673 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
3674   Value *Op = LI.getOperand(0);
3675
3676   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op))
3677     if (C->isNullValue() && !LI.isVolatile())  // load null -> 0
3678       return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
3679
3680   // Instcombine load (constant global) into the value loaded...
3681   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
3682     if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
3683       return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
3684
3685   // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded...
3686   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
3687     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
3688       if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
3689         if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
3690           if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
3691             return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
3692     } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
3693       if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
3694         return Res;
3695     }
3696
3697   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
3698   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
3699     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
3700       return Res;
3701
3702   if (!LI.isVolatile() && Op->hasOneUse()) {
3703     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
3704     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
3705     // exposes redundancy in the code.
3706     //
3707     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
3708     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
3709     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
3710     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
3711     // unconditionally.
3712     //
3713     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
3714       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
3715       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
3716           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
3717         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
3718                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
3719         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
3720                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
3721         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
3722       }
3723
3724       // load (select (cond, null, P)) -> load P
3725       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3726         if (C->isNullValue()) {
3727           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
3728           return &LI;
3729         }
3730
3731       // load (select (cond, P, null)) -> load P
3732       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3733         if (C->isNullValue()) {
3734           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
3735           return &LI;
3736         }
3737
3738     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
3739       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
3740       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
3741
3742       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
3743       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
3744       // loaded from the PHI.
3745       if (Safe) {
3746         BasicBlock::iterator I = &LI;
3747         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
3748           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
3749             Safe = false;
3750             break;
3751           }
3752       }
3753
3754       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
3755         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
3756                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
3757           Safe = false;
3758
3759       if (Safe) {
3760         // Create the PHI.
3761         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
3762         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
3763         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
3764
3765         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
3766           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
3767           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
3768           if (TheLoad == 0) {
3769             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
3770             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
3771                                                        InVal->getName()+".val"),
3772                                           *BB->getTerminator());
3773           }
3774           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
3775         }
3776         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
3777       }
3778     }
3779   }
3780   return 0;
3781 }
3782
3783
3784 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
3785   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
3786   Value *X;
3787   BasicBlock *TrueDest;
3788   BasicBlock *FalseDest;
3789   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
3790       !isa<Constant>(X)) {
3791     // Swap Destinations and condition...
3792     BI.setCondition(X);
3793     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
3794     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
3795     return &BI;
3796   }
3797
3798   // Cannonicalize setne -> seteq
3799   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
3800   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
3801                       TrueDest, FalseDest)))
3802     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
3803          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
3804       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
3805       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
3806       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
3807       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
3808       // Swap Destinations and condition...
3809       BI.setCondition(NewSCC);
3810       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
3811       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
3812       removeFromWorkList(I);
3813       I->getParent()->getInstList().erase(I);
3814       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
3815       return &BI;
3816     }
3817
3818   return 0;
3819 }
3820
3821 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
3822   Value *Cond = SI.getCondition();
3823   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
3824     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
3825       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3826         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
3827         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
3828           SI.setOperand(i, ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
3829                                                 AddRHS));
3830         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
3831         WorkList.push_back(I);
3832         return &SI;
3833       }
3834   }
3835   return 0;
3836 }
3837
3838
3839 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
3840   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
3841                  WorkList.end());
3842 }
3843
3844 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
3845   bool Changed = false;
3846   TD = &getAnalysis<TargetData>();
3847
3848   for (inst_iterator i = inst_begin(F), e = inst_end(F); i != e; ++i)
3849     WorkList.push_back(&*i);
3850
3851
3852   while (!WorkList.empty()) {
3853     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
3854     WorkList.pop_back();
3855
3856     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
3857     // Check to see if we can DIE the instruction...
3858     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
3859       // Add operands to the worklist...
3860       if (I->getNumOperands() < 4)
3861         AddUsesToWorkList(*I);
3862       ++NumDeadInst;
3863
3864       I->getParent()->getInstList().erase(I);
3865       removeFromWorkList(I);
3866       continue;
3867     }
3868
3869     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
3870     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
3871       // Add operands to the worklist...
3872       AddUsesToWorkList(*I);
3873       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
3874
3875       ++NumConstProp;
3876       I->getParent()->getInstList().erase(I);
3877       removeFromWorkList(I);
3878       continue;
3879     }
3880
3881     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
3882     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
3883       ++NumCombined;
3884       // Should we replace the old instruction with a new one?
3885       if (Result != I) {
3886         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
3887                         << "    New = " << *Result);
3888
3889         // Everything uses the new instruction now.
3890         I->replaceAllUsesWith(Result);
3891
3892         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
3893         WorkList.push_back(Result);
3894         AddUsersToWorkList(*Result);
3895
3896         // Move the name to the new instruction first...
3897         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
3898         Result->setName(OldName);
3899
3900         // Insert the new instruction into the basic block...
3901         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
3902         InstParent->getInstList().insert(I, Result);
3903
3904         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
3905         // use counts.
3906         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
3907           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
3908             WorkList.push_back(OpI);
3909
3910         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
3911         // we do not process an instruction that has been deleted.
3912         removeFromWorkList(I);
3913
3914         // Erase the old instruction.
3915         InstParent->getInstList().erase(I);
3916       } else {
3917         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
3918
3919         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
3920         // if so, remove it.
3921         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
3922           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
3923           // use counts.
3924           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
3925             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
3926               WorkList.push_back(OpI);
3927
3928           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
3929           // occurrances of this instruction.
3930           removeFromWorkList(I);
3931           I->getParent()->getInstList().erase(I);
3932         } else {
3933           WorkList.push_back(Result);
3934           AddUsersToWorkList(*Result);
3935         }
3936       }
3937       Changed = true;
3938     }
3939   }
3940
3941   return Changed;
3942 }
3943
3944 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
3945   return new InstCombiner();
3946 }
3947