generalize the pointer difference optimization to handle
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/LLVMContext.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/DerivedTypes.h"
42 #include "llvm/GlobalVariable.h"
43 #include "llvm/Operator.h"
44 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
45 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
46 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
47 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
48 #include "llvm/Target/TargetData.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
50 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
51 #include "llvm/Support/CallSite.h"
52 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
53 #include "llvm/Support/Debug.h"
54 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
55 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
56 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
57 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
58 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
59 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
60 #include "llvm/Support/TargetFolder.h"
61 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
62 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
63 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
64 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
65 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
66 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
67 #include <algorithm>
68 #include <climits>
69 using namespace llvm;
70 using namespace llvm::PatternMatch;
71
72 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
73 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
74 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
75 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
76 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
77
78 /// SelectPatternFlavor - We can match a variety of different patterns for
79 /// select operations.
80 enum SelectPatternFlavor {
81   SPF_UNKNOWN = 0,
82   SPF_SMIN, SPF_UMIN,
83   SPF_SMAX, SPF_UMAX
84   //SPF_ABS - TODO.
85 };
86
87 namespace {
88   /// InstCombineWorklist - This is the worklist management logic for
89   /// InstCombine.
90   class InstCombineWorklist {
91     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
92     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
93     
94     void operator=(const InstCombineWorklist&RHS);   // DO NOT IMPLEMENT
95     InstCombineWorklist(const InstCombineWorklist&); // DO NOT IMPLEMENT
96   public:
97     InstCombineWorklist() {}
98     
99     bool isEmpty() const { return Worklist.empty(); }
100     
101     /// Add - Add the specified instruction to the worklist if it isn't already
102     /// in it.
103     void Add(Instruction *I) {
104       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second) {
105         DEBUG(errs() << "IC: ADD: " << *I << '\n');
106         Worklist.push_back(I);
107       }
108     }
109     
110     void AddValue(Value *V) {
111       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
112         Add(I);
113     }
114     
115     /// AddInitialGroup - Add the specified batch of stuff in reverse order.
116     /// which should only be done when the worklist is empty and when the group
117     /// has no duplicates.
118     void AddInitialGroup(Instruction *const *List, unsigned NumEntries) {
119       assert(Worklist.empty() && "Worklist must be empty to add initial group");
120       Worklist.reserve(NumEntries+16);
121       DEBUG(errs() << "IC: ADDING: " << NumEntries << " instrs to worklist\n");
122       for (; NumEntries; --NumEntries) {
123         Instruction *I = List[NumEntries-1];
124         WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size()));
125         Worklist.push_back(I);
126       }
127     }
128     
129     // Remove - remove I from the worklist if it exists.
130     void Remove(Instruction *I) {
131       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
132       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
133       
134       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
135       Worklist[It->second] = 0;
136       
137       WorklistMap.erase(It);
138     }
139     
140     Instruction *RemoveOne() {
141       Instruction *I = Worklist.back();
142       Worklist.pop_back();
143       WorklistMap.erase(I);
144       return I;
145     }
146
147     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
148     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
149     /// now.
150     ///
151     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
152       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
153            UI != UE; ++UI)
154         Add(cast<Instruction>(*UI));
155     }
156     
157     
158     /// Zap - check that the worklist is empty and nuke the backing store for
159     /// the map if it is large.
160     void Zap() {
161       assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
162       
163       // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
164       WorklistMap.clear();
165     }
166   };
167 } // end anonymous namespace.
168
169
170 namespace {
171   /// InstCombineIRInserter - This is an IRBuilder insertion helper that works
172   /// just like the normal insertion helper, but also adds any new instructions
173   /// to the instcombine worklist.
174   class InstCombineIRInserter : public IRBuilderDefaultInserter<true> {
175     InstCombineWorklist &Worklist;
176   public:
177     InstCombineIRInserter(InstCombineWorklist &WL) : Worklist(WL) {}
178     
179     void InsertHelper(Instruction *I, const Twine &Name,
180                       BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator InsertPt) const {
181       IRBuilderDefaultInserter<true>::InsertHelper(I, Name, BB, InsertPt);
182       Worklist.Add(I);
183     }
184   };
185 } // end anonymous namespace
186
187
188 namespace {
189   class InstCombiner : public FunctionPass,
190                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
191     TargetData *TD;
192     bool MustPreserveLCSSA;
193     bool MadeIRChange;
194   public:
195     /// Worklist - All of the instructions that need to be simplified.
196     InstCombineWorklist Worklist;
197
198     /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
199     /// instructions into the worklist when they are created.
200     typedef IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter> BuilderTy;
201     BuilderTy *Builder;
202         
203     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
204     InstCombiner() : FunctionPass(&ID), TD(0), Builder(0) {}
205
206     LLVMContext *Context;
207     LLVMContext *getContext() const { return Context; }
208
209   public:
210     virtual bool runOnFunction(Function &F);
211     
212     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
213
214     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
215       AU.addPreservedID(LCSSAID);
216       AU.setPreservesCFG();
217     }
218
219     TargetData *getTargetData() const { return TD; }
220
221     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
222     // instruction types.  The semantics are as follows:
223     // Return Value:
224     //    null        - No change was made
225     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
226     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
227     //
228     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
229     Instruction *visitFAdd(BinaryOperator &I);
230     Value *OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS, const Type *Ty);
231     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
232     Instruction *visitFSub(BinaryOperator &I);
233     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
234     Instruction *visitFMul(BinaryOperator &I);
235     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
236     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
237     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
238     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
239     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
240     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
241     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
242     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
243     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
244     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
245     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
246     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
247     Instruction *FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS);
248     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
249     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
250     Instruction *FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS);
251     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
252                                      Value *A, Value *B, Value *C);
253     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
254     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
255     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
256     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
257     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
258     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
259     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
260                                       Constant *RHSC);
261     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
262     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
263     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
264     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
265                                                 Instruction *LHS,
266                                                 ConstantInt *RHS);
267     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
268                                 ConstantInt *DivRHS);
269     Instruction *FoldICmpAddOpCst(ICmpInst &ICI, Value *X, ConstantInt *CI,
270                                   ICmpInst::Predicate Pred, Value *TheAdd);
271     Instruction *FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
272                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
273     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
274                                      BinaryOperator &I);
275     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
276     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
277     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
278     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
279     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
280     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
281     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
282     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
283     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
284     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
285     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
286     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
287     Instruction *visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI);
288     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
289     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
290     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
291                                 Instruction *FI);
292     Instruction *FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value*, Value*);
293     Instruction *FoldSPFofSPF(Instruction *Inner, SelectPatternFlavor SPF1,
294                               Value *A, Value *B, Instruction &Outer,
295                               SelectPatternFlavor SPF2, Value *C);
296     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
297     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
298     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
299     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
300
301     Instruction *SliceUpIllegalIntegerPHI(PHINode &PN);
302     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
303     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
304     Instruction *visitAllocaInst(AllocaInst &AI);
305     Instruction *visitFree(Instruction &FI);
306     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
307     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
308     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
309     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
310     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
311     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
312     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
313     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
314
315     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
316     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
317
318   private:
319     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
320     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
321     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
322     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
323                                    bool DoXform = true);
324     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
325     DbgDeclareInst *hasOneUsePlusDeclare(Value *V);
326
327
328   public:
329     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
330     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
331     //
332     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
333       assert(New && New->getParent() == 0 &&
334              "New instruction already inserted into a basic block!");
335       BasicBlock *BB = Old.getParent();
336       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
337       Worklist.Add(New);
338       return New;
339     }
340         
341     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
342     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
343     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
344     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
345     // modified.
346     //
347     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
348       Worklist.AddUsersToWorkList(I);   // Add all modified instrs to worklist.
349       
350       // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
351       // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
352       if (&I == V) 
353         V = UndefValue::get(I.getType());
354         
355       I.replaceAllUsesWith(V);
356       return &I;
357     }
358
359     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
360     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
361     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
362     // this function.
363     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
364       DEBUG(errs() << "IC: ERASE " << I << '\n');
365
366       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
367       // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
368       // use counts.
369       if (I.getNumOperands() < 8) {
370         for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
371           if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
372             Worklist.Add(Op);
373       }
374       Worklist.Remove(&I);
375       I.eraseFromParent();
376       MadeIRChange = true;
377       return 0;  // Don't do anything with FI
378     }
379         
380     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
381                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
382       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
383     }
384     
385     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
386                            unsigned Depth = 0) const {
387       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
388     }
389     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
390       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
391     }
392
393   private:
394
395     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
396     /// commutative operators.
397     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
398
399     /// SimplifyDemandedUseBits - Attempts to replace V with a simpler value
400     /// based on the demanded bits.
401     Value *SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
402                                    APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
403                                    unsigned Depth);
404     bool SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
405                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
406                               unsigned Depth=0);
407         
408     /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
409     /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
410     /// properties that allow us to simplify its operands.
411     bool SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst);
412         
413     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
414                                       APInt& UndefElts, unsigned Depth = 0);
415       
416     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select
417     // which has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction
418     // into the PHI (which is only possible if all operands to the PHI are
419     // constants).
420     //
421     // If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
422     // that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
423     // threading.
424     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I, bool AllowAggressive = false);
425
426     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
427     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
428     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
429     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
430     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
431     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
432     Instruction *FoldPHIArgLoadIntoPHI(PHINode &PN);
433
434     
435     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
436                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
437     
438     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
439                               bool isSub, Instruction &I);
440     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
441                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
442     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocaInst &AI);
443     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
444     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
445     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
446     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
447
448
449     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
450
451     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
452                                     unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved);
453     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
454                                         unsigned PrefAlign = 0);
455
456   };
457 } // end anonymous namespace
458
459 char InstCombiner::ID = 0;
460 static RegisterPass<InstCombiner>
461 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
462
463 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
464 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
465 static unsigned getComplexity(Value *V) {
466   if (isa<Instruction>(V)) {
467     if (BinaryOperator::isNeg(V) ||
468         BinaryOperator::isFNeg(V) ||
469         BinaryOperator::isNot(V))
470       return 3;
471     return 4;
472   }
473   if (isa<Argument>(V)) return 3;
474   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
475 }
476
477 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
478 // it.
479 static bool isOnlyUse(Value *V) {
480   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
481 }
482
483 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
484 // though a va_arg area...
485 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
486   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
487     if (ITy->getBitWidth() < 32)
488       return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
489   }
490   return Ty;
491 }
492
493 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
494 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
495 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
496 static bool ShouldChangeType(const Type *From, const Type *To,
497                              const TargetData *TD) {
498   assert(isa<IntegerType>(From) && isa<IntegerType>(To));
499   
500   // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
501   if (!TD) return false;
502   
503   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
504   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
505   bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
506   bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
507   
508   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
509   // type, don't do the transformation.
510   if (FromLegal && !ToLegal)
511     return false;
512   
513   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
514   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
515   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
516     return false;
517   
518   return true;
519 }
520
521 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
522 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
523 /// operand value, otherwise return null.
524 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
525   if (Operator *O = dyn_cast<Operator>(V)) {
526     if (O->getOpcode() == Instruction::BitCast)
527       return O->getOperand(0);
528     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
529       if (GEP->hasAllZeroIndices())
530         return GEP->getPointerOperand();
531   }
532   return 0;
533 }
534
535 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
536 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
537 static Instruction::CastOps 
538 isEliminableCastPair(
539   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
540   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
541   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
542   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
543 ) {
544
545   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
546   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
547
548   // Get the opcodes of the two Cast instructions
549   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
550   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
551
552   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
553                                                 DstTy,
554                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
555   
556   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
557   // type that differs from the pointer size.
558   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
559           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
560       (Res == Instruction::PtrToInt &&
561           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
562     Res = 0;
563   
564   return Instruction::CastOps(Res);
565 }
566
567 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
568 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
569 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
570 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
571                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
572   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
573   
574   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
575   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
576     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
577       return false;
578   return true;
579 }
580
581 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
582 // operators:
583 //
584 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
585 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
586 //     binary operators.
587 //
588 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
589 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
590 //
591 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
592   bool Changed = false;
593   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
594     Changed = !I.swapOperands();
595
596   if (!I.isAssociative()) return Changed;
597   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
598   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
599     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
600       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
601         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
602                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
603                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
604         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
605         I.setOperand(1, Folded);
606         return true;
607       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
608         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
609             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
610           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
611           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
612
613           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
614           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
615           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
616                                                     Op1->getOperand(0),
617                                                     Op1->getName(), &I);
618           Worklist.Add(New);
619           I.setOperand(0, New);
620           I.setOperand(1, Folded);
621           return true;
622         }
623     }
624   return Changed;
625 }
626
627 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
628 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
629 //
630 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
631   if (BinaryOperator::isNeg(V))
632     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
633
634   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
635   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
636     return ConstantExpr::getNeg(C);
637
638   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
639     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
640       return ConstantExpr::getNeg(C);
641
642   return 0;
643 }
644
645 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
646 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
647 // form).
648 //
649 static inline Value *dyn_castFNegVal(Value *V) {
650   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
651     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
652
653   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
654   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
655     return ConstantExpr::getFNeg(C);
656
657   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
658     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPoint())
659       return ConstantExpr::getFNeg(C);
660
661   return 0;
662 }
663
664 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
665 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
666 /// successfully match.
667 static SelectPatternFlavor
668 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
669   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
670   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
671   
672   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
673   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
674   
675   LHS = ICI->getOperand(0);
676   RHS = ICI->getOperand(1);
677   
678   // (icmp X, Y) ? X : Y 
679   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
680       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
681     switch (ICI->getPredicate()) {
682     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
683     case ICmpInst::ICMP_UGT:
684     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
685     case ICmpInst::ICMP_SGT:
686     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
687     case ICmpInst::ICMP_ULT:
688     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
689     case ICmpInst::ICMP_SLT:
690     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
691     }
692   }
693   
694   // (icmp X, Y) ? Y : X 
695   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
696       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
697     switch (ICI->getPredicate()) {
698       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
699       case ICmpInst::ICMP_UGT:
700       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
701       case ICmpInst::ICMP_SGT:
702       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
703       case ICmpInst::ICMP_ULT:
704       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
705       case ICmpInst::ICMP_SLT:
706       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
707     }
708   }
709   
710   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
711   
712   return SPF_UNKNOWN;
713 }
714
715 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
716 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
717 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
718   // ~(~(X)) -> X.
719   if (BinaryOperator::isNot(V))
720     return true;
721   
722   // Constants can be considered to be not'ed values.
723   if (isa<ConstantInt>(V))
724     return true;
725   
726   // Compares can be inverted if they have a single use.
727   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
728     return CI->hasOneUse();
729   
730   return false;
731 }
732
733 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
734   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
735   // not's to be folded first.
736   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
737     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
738     if (!isFreeToInvert(Operand))
739       return Operand;
740   }
741
742   // Constants can be considered to be not'ed values...
743   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
744     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
745   return 0;
746 }
747
748
749
750 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
751 // other computations (because it has a constant operand), return the
752 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
753 // Otherwise, return null.
754 //
755 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
756   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
757     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
758       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
759         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
760           return I->getOperand(0);
761       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
762         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
763           // The multiplier is really 1 << CST.
764           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
765           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
766           CST = ConstantInt::get(V->getType()->getContext(),
767                                  APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
768           return I->getOperand(0);
769         }
770     }
771   return 0;
772 }
773
774 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
775 static Constant *AddOne(Constant *C) {
776   return ConstantExpr::getAdd(C, 
777     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
778 }
779 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
780 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
781   return ConstantExpr::getSub(C, 
782     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
783 }
784 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
785 /// this size.
786 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
787   uint32_t W = C1->getBitWidth();
788   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
789   if (sign) {
790     LHSExt.sext(W * 2);
791     RHSExt.sext(W * 2);
792   } else {
793     LHSExt.zext(W * 2);
794     RHSExt.zext(W * 2);
795   }
796
797   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
798
799   if (!sign)
800     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
801   
802   APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
803   APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
804   return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
805 }
806
807
808 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
809 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
810 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
811 /// constant and return true.
812 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
813                                    APInt Demanded) {
814   assert(I && "No instruction?");
815   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
816
817   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
818   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
819   if (!OpC) return false;
820
821   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
822   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
823   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
824     return false;
825
826   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
827   Demanded &= OpC->getValue();
828   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Demanded));
829   return true;
830 }
831
832 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
833 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
834 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
835 // min/max.
836 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
837                                                    const APInt& KnownOne,
838                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
839   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
840          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
841          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
842          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
843   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
844
845   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
846   // bit if it is unknown.
847   Min = KnownOne;
848   Max = KnownOne|UnknownBits;
849   
850   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
851     Min.set(Min.getBitWidth()-1);
852     Max.clear(Max.getBitWidth()-1);
853   }
854 }
855
856 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
857 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
858 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
859 // min/max.
860 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
861                                                      const APInt &KnownOne,
862                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
863   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
864          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
865          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
866          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
867   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
868   
869   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
870   Min = KnownOne;
871   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
872   Max = KnownOne|UnknownBits;
873 }
874
875 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
876 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
877 /// properties that allow us to simplify its operands.
878 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
879   unsigned BitWidth = Inst.getType()->getScalarSizeInBits();
880   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
881   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
882   
883   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask, 
884                                      KnownZero, KnownOne, 0);
885   if (V == 0) return false;
886   if (V == &Inst) return true;
887   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
888   return true;
889 }
890
891 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
892 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
893 /// true if it made any change and false otherwise.
894 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
895                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
896                                         unsigned Depth) {
897   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
898                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
899   if (NewVal == 0) return false;
900   U = NewVal;
901   return true;
902 }
903
904
905 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
906 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
907 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
908 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
909 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
910 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
911 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
912 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
913 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
914 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
915 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
916 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
917 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
918 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
919 /// and KnownOne must all be the same.
920 ///
921 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
922 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
923 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
924 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
925 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
926 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
927                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
928                                              unsigned Depth) {
929   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
930   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
931   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
932   const Type *VTy = V->getType();
933   assert((TD || !isa<PointerType>(VTy)) &&
934          "SimplifyDemandedBits needs to know bit widths!");
935   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(VTy->getScalarType()) == BitWidth) &&
936          (!VTy->isIntOrIntVector() ||
937           VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
938          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
939          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
940          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
941          "must have same BitWidth");
942   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
943     // We know all of the bits for a constant!
944     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
945     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
946     return 0;
947   }
948   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
949     // We know all of the bits for a constant!
950     KnownOne.clear();
951     KnownZero = DemandedMask;
952     return 0;
953   }
954
955   KnownZero.clear();
956   KnownOne.clear();
957   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
958     if (isa<UndefValue>(V))
959       return 0;
960     return UndefValue::get(VTy);
961   }
962   
963   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
964     return 0;
965   
966   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
967   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
968
969   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
970   if (!I) {
971     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
972     return 0;        // Only analyze instructions.
973   }
974
975   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
976   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
977   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
978   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
979     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
980     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
981     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
982     // this instruction has a simpler value in that context.
983     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
984       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
985       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
986                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
987       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
988                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
989       
990       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
991       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
992       // context.
993       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
994           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
995         return I->getOperand(0);
996       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
997           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
998         return I->getOperand(1);
999       
1000       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1001       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1002         return Constant::getNullValue(VTy);
1003       
1004     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1005       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
1006       // only bits from X or Y are demanded.
1007       
1008       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1009       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1010                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
1011       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1012                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
1013       
1014       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
1015       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
1016       // context.
1017       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1018           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1019         return I->getOperand(0);
1020       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1021           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1022         return I->getOperand(1);
1023       
1024       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1025       // the other side, just use the 'other' side.
1026       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1027           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1028         return I->getOperand(0);
1029       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1030           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1031         return I->getOperand(1);
1032     }
1033     
1034     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
1035     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1036     return 0;
1037   }
1038   
1039   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
1040   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
1041   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
1042   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
1043   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
1044     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1045   
1046   switch (I->getOpcode()) {
1047   default:
1048     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1049     break;
1050   case Instruction::And:
1051     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1052     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
1053                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1054         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
1055                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1056       return I;
1057     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1058     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1059
1060     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
1061     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
1062     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
1063         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1064       return I->getOperand(0);
1065     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1066         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1067       return I->getOperand(1);
1068     
1069     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1070     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1071       return Constant::getNullValue(VTy);
1072       
1073     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1074     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1075       return I;
1076       
1077     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1078     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1079     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1080     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1081     break;
1082   case Instruction::Or:
1083     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1084     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1085                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1086         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1087                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1088       return I;
1089     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1090     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1091     
1092     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1093     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1094     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1095         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1096       return I->getOperand(0);
1097     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1098         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1099       return I->getOperand(1);
1100
1101     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1102     // the other side, just use the 'other' side.
1103     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1104         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1105       return I->getOperand(0);
1106     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1107         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1108       return I->getOperand(1);
1109         
1110     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1111     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1112       return I;
1113           
1114     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1115     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1116     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1117     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1118     break;
1119   case Instruction::Xor: {
1120     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
1121                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1122         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1123                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1124       return I;
1125     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1126     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1127     
1128     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1129     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1130     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1131       return I->getOperand(0);
1132     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1133       return I->getOperand(1);
1134     
1135     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1136     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1137                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1138     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1139     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1140                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1141     
1142     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1143     // other, turn this into an *inclusive* or.
1144     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1145     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1146       Instruction *Or = 
1147         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1148                                  I->getName());
1149       return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1150     }
1151     
1152     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1153     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1154     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1155     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1156     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1157       // all known
1158       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1159         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
1160                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
1161         Instruction *And = 
1162           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1163         return InsertNewInstBefore(And, *I);
1164       }
1165     }
1166     
1167     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1168     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1169     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1170       return I;
1171     
1172     // If our LHS is an 'and' and if it has one use, and if any of the bits we
1173     // are flipping are known to be set, then the xor is just resetting those
1174     // bits to zero.  We can just knock out bits from the 'and' and the 'xor',
1175     // simplifying both of them.
1176     if (Instruction *LHSInst = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0)))
1177       if (LHSInst->getOpcode() == Instruction::And && LHSInst->hasOneUse() &&
1178           isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
1179           isa<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1)) &&
1180           (LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask) != 0) {
1181         ConstantInt *AndRHS = cast<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1));
1182         ConstantInt *XorRHS = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1183         APInt NewMask = ~(LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask);
1184         
1185         Constant *AndC =
1186           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & AndRHS->getValue());
1187         Instruction *NewAnd = 
1188           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1189         InsertNewInstBefore(NewAnd, *I);
1190         
1191         Constant *XorC =
1192           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & XorRHS->getValue());
1193         Instruction *NewXor =
1194           BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, XorC, "tmp");
1195         return InsertNewInstBefore(NewXor, *I);
1196       }
1197           
1198           
1199     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1200     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1201     break;
1202   }
1203   case Instruction::Select:
1204     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
1205                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1206         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1207                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1208       return I;
1209     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1210     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1211     
1212     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1213     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
1214         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1215       return I;
1216     
1217     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1218     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1219     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1220     break;
1221   case Instruction::Trunc: {
1222     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1223     DemandedMask.zext(truncBf);
1224     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1225     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1226     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1227                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1228       return I;
1229     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1230     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1231     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1232     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1233     break;
1234   }
1235   case Instruction::BitCast:
1236     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVector())
1237       return false;  // vector->int or fp->int?
1238
1239     if (const VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
1240       if (const VectorType *SrcVTy =
1241             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
1242         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
1243           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
1244           return false;
1245       } else
1246         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
1247         return false;
1248     } else if (isa<VectorType>(I->getOperand(0)->getType()))
1249       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
1250       return false;
1251
1252     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1253                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1254       return I;
1255     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1256     break;
1257   case Instruction::ZExt: {
1258     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1259     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1260     
1261     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1262     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1263     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1264     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1265                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1266       return I;
1267     DemandedMask.zext(BitWidth);
1268     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1269     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1270     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1271     // The top bits are known to be zero.
1272     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1273     break;
1274   }
1275   case Instruction::SExt: {
1276     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1277     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1278     
1279     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1280                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1281
1282     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1283     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1284     // bit is demanded.
1285     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1286       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1287       
1288     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1289     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1290     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1291     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
1292                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1293       return I;
1294     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1295     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1296     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1297     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1298       
1299     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1300     // top bits of the result.
1301
1302     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1303     // convert this into a zero extension.
1304     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1305       // Convert to ZExt cast
1306       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
1307       return InsertNewInstBefore(NewCast, *I);
1308     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1309       RHSKnownOne |= NewBits;
1310     }
1311     break;
1312   }
1313   case Instruction::Add: {
1314     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1315     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1316     // either.
1317     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1318       
1319     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1320     // we can do.
1321     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1322       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1323       // won't work if the RHS is zero.
1324       if (RHS->isZero())
1325         break;
1326       
1327       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1328       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1329       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1330
1331       // Find information about known zero/one bits in the input.
1332       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits, 
1333                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1334         return I;
1335
1336       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1337       // the constant.
1338       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1339         return I;
1340       
1341       // Avoid excess work.
1342       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1343         break;
1344       
1345       // Turn it into OR if input bits are zero.
1346       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1347         Instruction *Or =
1348           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1349                                    I->getName());
1350         return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1351       }
1352       
1353       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1354       // depending on potential carries from the input constant and the
1355       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1356       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1357       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1358       
1359       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1360       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1361       // this scan.
1362       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
1363       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1364       
1365       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1366       
1367       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1368       // other, and there is no input carry.
1369       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1370                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1371       
1372       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1373       // is no input carry.
1374       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1375     } else {
1376       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1377       // the high bits of its LHS or RHS.
1378       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1379         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1380         // significant bit and all those below it.
1381         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1382         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1383                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1384             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1385                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1386           return I;
1387       }
1388     }
1389     break;
1390   }
1391   case Instruction::Sub:
1392     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1393     // the high bits of its LHS or RHS.
1394     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1395       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1396       // significant bit and all those below it.
1397       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1398       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1399       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1400                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1401           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1402                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1403         return I;
1404     }
1405     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1406     // the known zeros and ones.
1407     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1408     break;
1409   case Instruction::Shl:
1410     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1411       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1412       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1413       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, 
1414                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1415         return I;
1416       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1417       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1418       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1419       // low bits known zero.
1420       if (ShiftAmt)
1421         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1422     }
1423     break;
1424   case Instruction::LShr:
1425     // For a logical shift right
1426     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1427       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1428       
1429       // Unsigned shift right.
1430       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1431       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1432                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1433         return I;
1434       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1435       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1436       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1437       if (ShiftAmt) {
1438         // Compute the new bits that are at the top now.
1439         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1440         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1441       }
1442     }
1443     break;
1444   case Instruction::AShr:
1445     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1446     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1447     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1448     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1449     if (DemandedMask == 1) {
1450       // Perform the logical shift right.
1451       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1452                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1453       return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1454     }    
1455
1456     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1457     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1458     if (DemandedMask.isSignBit())
1459       return I->getOperand(0);
1460     
1461     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1462       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1463       
1464       // Signed shift right.
1465       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1466       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1467       // demanded.
1468       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1469         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1470       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1471                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1472         return I;
1473       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1474       // Compute the new bits that are at the top now.
1475       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1476       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1477       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1478         
1479       // Handle the sign bits.
1480       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1481       // Adjust to where it is now in the mask.
1482       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1483         
1484       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1485       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1486       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1487           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1488         // Perform the logical shift right.
1489         Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1490                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1491         return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1492       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1493         RHSKnownOne |= HighBits;
1494       }
1495     }
1496     break;
1497   case Instruction::SRem:
1498     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1499       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1500       if (RA.isPowerOf2()) {
1501         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
1502           return I->getOperand(0);
1503
1504         APInt LowBits = RA - 1;
1505         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1506         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
1507                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1508           return I;
1509
1510         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1511           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1512
1513         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1514
1515         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1516       }
1517     }
1518     break;
1519   case Instruction::URem: {
1520     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1521     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1522     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
1523                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
1524         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
1525                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1526       return I;
1527
1528     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1529     Leaders = std::max(Leaders,
1530                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1531     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1532     break;
1533   }
1534   case Instruction::Call:
1535     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1536       switch (II->getIntrinsicID()) {
1537       default: break;
1538       case Intrinsic::bswap: {
1539         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1540         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1541         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1542         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1543           
1544         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1545         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1546         // have 14 leading zeros, round to 8.
1547         NLZ &= ~7;
1548         NTZ &= ~7;
1549         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1550         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1551           unsigned ResultBit = NTZ;
1552           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1553           
1554           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1555           // the right place.
1556           Instruction *NewVal;
1557           if (InputBit > ResultBit)
1558             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1559                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1560           else
1561             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1562                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1563           NewVal->takeName(I);
1564           return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1565         }
1566           
1567         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1568         break;
1569       }
1570       }
1571     }
1572     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1573     break;
1574   }
1575   
1576   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1577   // constant.
1578   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1579     return Constant::getIntegerValue(VTy, RHSKnownOne);
1580   return false;
1581 }
1582
1583
1584 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1585 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
1586 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1587 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1588 ///
1589 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1590 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1591 /// returned.  This returns null if no change was made.
1592 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
1593                                                 APInt& UndefElts,
1594                                                 unsigned Depth) {
1595   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1596   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
1597   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1598
1599   if (isa<UndefValue>(V)) {
1600     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1601     UndefElts = EltMask;
1602     return 0;
1603   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1604     UndefElts = EltMask;
1605     return UndefValue::get(V->getType());
1606   }
1607
1608   UndefElts = 0;
1609   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1610     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1611     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1612
1613     std::vector<Constant*> Elts;
1614     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1615       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
1616         Elts.push_back(Undef);
1617         UndefElts.set(i);
1618       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1619         Elts.push_back(Undef);
1620         UndefElts.set(i);
1621       } else {                               // Otherwise, defined.
1622         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1623       }
1624
1625     // If we changed the constant, return it.
1626     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1627     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1628   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1629     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1630     // set to undef.
1631     
1632     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1633     // anything.
1634     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1635       return 0;
1636     
1637     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1638     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1639     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1640     std::vector<Constant*> Elts;
1641     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1642       Constant *Elt = DemandedElts[i] ? Zero : Undef;
1643       Elts.push_back(Elt);
1644     }
1645     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1646     return ConstantVector::get(Elts);
1647   }
1648   
1649   // Limit search depth.
1650   if (Depth == 10)
1651     return 0;
1652
1653   // If multiple users are using the root value, procede with
1654   // simplification conservatively assuming that all elements
1655   // are needed.
1656   if (!V->hasOneUse()) {
1657     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1658     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1659     // the main instcombine process.
1660     if (Depth != 0)
1661       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1662       return 0;
1663
1664     // Conservatively assume that all elements are needed.
1665     DemandedElts = EltMask;
1666   }
1667   
1668   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1669   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
1670   
1671   bool MadeChange = false;
1672   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
1673   Value *TmpV;
1674   switch (I->getOpcode()) {
1675   default: break;
1676     
1677   case Instruction::InsertElement: {
1678     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1679     // demand exactly the same input as we produce.
1680     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1681     if (Idx == 0) {
1682       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1683       // which elt is getting updated.
1684       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1685                                         UndefElts2, Depth+1);
1686       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1687       break;
1688     }
1689     
1690     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1691     // insertelement.
1692     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1693     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
1694       Worklist.Add(I);
1695       return I->getOperand(0);
1696     }
1697     
1698     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1699     // input demanded set is simpler than the output set.
1700     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
1701     DemandedElts2.clear(IdxNo);
1702     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
1703                                       UndefElts, Depth+1);
1704     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1705
1706     // The inserted element is defined.
1707     UndefElts.clear(IdxNo);
1708     break;
1709   }
1710   case Instruction::ShuffleVector: {
1711     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1712     uint64_t LHSVWidth =
1713       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1714     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
1715     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1716       if (DemandedElts[i]) {
1717         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1718         if (MaskVal != -1u) {
1719           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1720                  "shufflevector mask index out of range!");
1721           if (MaskVal < LHSVWidth)
1722             LeftDemanded.set(MaskVal);
1723           else
1724             RightDemanded.set(MaskVal - LHSVWidth);
1725         }
1726       }
1727     }
1728
1729     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
1730     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1731                                       UndefElts4, Depth+1);
1732     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1733
1734     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
1735     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1736                                       UndefElts3, Depth+1);
1737     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1738
1739     bool NewUndefElts = false;
1740     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1741       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1742       if (MaskVal == -1u) {
1743         UndefElts.set(i);
1744       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1745         if (UndefElts4[MaskVal]) {
1746           NewUndefElts = true;
1747           UndefElts.set(i);
1748         }
1749       } else {
1750         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1751           NewUndefElts = true;
1752           UndefElts.set(i);
1753         }
1754       }
1755     }
1756
1757     if (NewUndefElts) {
1758       // Add additional discovered undefs.
1759       std::vector<Constant*> Elts;
1760       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1761         if (UndefElts[i])
1762           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
1763         else
1764           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context),
1765                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1766       }
1767       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1768       MadeChange = true;
1769     }
1770     break;
1771   }
1772   case Instruction::BitCast: {
1773     // Vector->vector casts only.
1774     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1775     if (!VTy) break;
1776     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1777     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1778     unsigned Ratio;
1779
1780     if (VWidth == InVWidth) {
1781       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1782       // elements as are demanded of us.
1783       Ratio = 1;
1784       InputDemandedElts = DemandedElts;
1785     } else if (VWidth > InVWidth) {
1786       // Untested so far.
1787       break;
1788       
1789       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1790       // then an input element is live if any of the corresponding output
1791       // elements are live.
1792       Ratio = VWidth/InVWidth;
1793       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1794         if (DemandedElts[OutIdx])
1795           InputDemandedElts.set(OutIdx/Ratio);
1796       }
1797     } else {
1798       // Untested so far.
1799       break;
1800       
1801       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1802       // then an input element is live if the corresponding output element is
1803       // live.
1804       Ratio = InVWidth/VWidth;
1805       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1806         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1807           InputDemandedElts.set(InIdx);
1808     }
1809     
1810     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1811     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1812                                       UndefElts2, Depth+1);
1813     if (TmpV) {
1814       I->setOperand(0, TmpV);
1815       MadeChange = true;
1816     }
1817     
1818     UndefElts = UndefElts2;
1819     if (VWidth > InVWidth) {
1820       llvm_unreachable("Unimp");
1821       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1822       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1823       // undef.
1824       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1825         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1826           UndefElts.set(OutIdx);
1827     } else if (VWidth < InVWidth) {
1828       llvm_unreachable("Unimp");
1829       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1830       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1831       // elements are undef.
1832       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1833       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1834         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1835           UndefElts.clear(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1836     }
1837     break;
1838   }
1839   case Instruction::And:
1840   case Instruction::Or:
1841   case Instruction::Xor:
1842   case Instruction::Add:
1843   case Instruction::Sub:
1844   case Instruction::Mul:
1845     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1846     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1847                                       UndefElts, Depth+1);
1848     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1849     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1850                                       UndefElts2, Depth+1);
1851     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1852       
1853     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1854     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1855     UndefElts &= UndefElts2;
1856     break;
1857     
1858   case Instruction::Call: {
1859     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1860     if (!II) break;
1861     switch (II->getIntrinsicID()) {
1862     default: break;
1863       
1864     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1865     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1866     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1867     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1868     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1869     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1870     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1871     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1872     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1873     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1874       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1875                                         UndefElts, Depth+1);
1876       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1877       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1878                                         UndefElts2, Depth+1);
1879       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1880
1881       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1882       // scalarize it now.
1883       if (DemandedElts == 1) {
1884         switch (II->getIntrinsicID()) {
1885         default: break;
1886         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1887         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1888         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1889         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1890           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1891           Value *LHS = II->getOperand(1);
1892           Value *RHS = II->getOperand(2);
1893           // Extract the element as scalars.
1894           LHS = InsertNewInstBefore(ExtractElementInst::Create(LHS, 
1895             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), "tmp"), *II);
1896           RHS = InsertNewInstBefore(ExtractElementInst::Create(RHS,
1897             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), "tmp"), *II);
1898           
1899           switch (II->getIntrinsicID()) {
1900           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1901           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1902           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1903             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1904                                                         II->getName()), *II);
1905             break;
1906           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1907           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1908             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1909                                                          II->getName()), *II);
1910             break;
1911           }
1912           
1913           Instruction *New =
1914             InsertElementInst::Create(
1915               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1916               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), II->getName());
1917           InsertNewInstBefore(New, *II);
1918           return New;
1919         }            
1920       }
1921         
1922       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1923       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1924       UndefElts &= UndefElts2;
1925       break;
1926     }
1927     break;
1928   }
1929   }
1930   return MadeChange ? I : 0;
1931 }
1932
1933
1934 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1935 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1936 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1937 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1938 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1939 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1940 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1941 ///
1942 template<typename Functor>
1943 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1944   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1945   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1946
1947   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1948   if (F.shouldApply(LHS))
1949     return F.apply(Root);
1950
1951   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1952   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1953   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1954     // Should we apply this transform to the RHS?
1955     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1956
1957     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1958     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1959       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1960       ShouldApply = true;
1961     }
1962
1963     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1964     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1965     if (ShouldApply) {
1966       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1967       // and perform the reassociation.
1968       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1969
1970       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1971       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1972
1973       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1974       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1975       if (&Root == TmpLHSI) {
1976         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1977         return 0;
1978       }
1979       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1980       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1981       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1982       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1983       ARI = Root;
1984
1985       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1986       // get to LHSI.
1987       while (TmpLHSI != LHSI) {
1988         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1989         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1990         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1991         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1992         ARI = NextLHSI;
1993
1994         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1995         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1996         TmpLHSI = NextLHSI;
1997         ExtraOperand = NextOp;
1998       }
1999
2000       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
2001       // the transformation...
2002       return F.apply(Root);
2003     }
2004
2005     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
2006   }
2007   return 0;
2008 }
2009
2010 namespace {
2011
2012 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
2013 struct AddRHS {
2014   Value *RHS;
2015   explicit AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2016   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2017   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2018     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
2019                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
2020   }
2021 };
2022
2023 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
2024 //                 iff C1&C2 == 0
2025 struct AddMaskingAnd {
2026   Constant *C2;
2027   explicit AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
2028   bool shouldApply(Value *LHS) const {
2029     ConstantInt *C1;
2030     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
2031            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
2032   }
2033   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2034     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
2035   }
2036 };
2037
2038 }
2039
2040 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
2041                                              InstCombiner *IC) {
2042   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I))
2043     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
2044
2045   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
2046   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
2047   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
2048
2049   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
2050     if (ConstIsRHS)
2051       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
2052     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
2053   }
2054
2055   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
2056   if (!ConstIsRHS)
2057     std::swap(Op0, Op1);
2058   
2059   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
2060     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
2061                                     SO->getName()+".op");
2062   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
2063     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
2064                                    SO->getName()+".cmp");
2065   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
2066     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
2067                                    SO->getName()+".cmp");
2068   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
2069 }
2070
2071 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
2072 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
2073 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
2074 // not have a second operand.
2075 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
2076                                      InstCombiner *IC) {
2077   // Don't modify shared select instructions
2078   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
2079   Value *TV = SI->getOperand(1);
2080   Value *FV = SI->getOperand(2);
2081
2082   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
2083     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
2084     if (SI->getType() == Type::getInt1Ty(*IC->getContext())) return 0;
2085
2086     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
2087     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
2088
2089     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
2090                               SelectFalseVal);
2091   }
2092   return 0;
2093 }
2094
2095
2096 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
2097 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
2098 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
2099 ///
2100 /// If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
2101 /// that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
2102 /// threading.
2103 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I,
2104                                          bool AllowAggressive) {
2105   AllowAggressive = false;
2106   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
2107   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
2108   if (NumPHIValues == 0 ||
2109       // We normally only transform phis with a single use, unless we're trying
2110       // hard to make jump threading happen.
2111       (!PN->hasOneUse() && !AllowAggressive))
2112     return 0;
2113   
2114   
2115   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
2116   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
2117   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
2118   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
2119   // their computation can be expensive without a cost model.
2120   BasicBlock *NonConstBB = 0;
2121   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
2122     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)) ||
2123         isa<ConstantExpr>(PN->getIncomingValue(i))) {
2124       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
2125       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
2126       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
2127       
2128       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
2129       // loop.
2130       if (NonConstBB == I.getParent())
2131         return 0;
2132     }
2133   
2134   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
2135   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
2136   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
2137   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
2138   if (NonConstBB != 0 && !AllowAggressive) {
2139     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2140     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2141   }
2142
2143   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2144   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
2145   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2146   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2147   NewPN->takeName(PN);
2148
2149   // Next, add all of the operands to the PHI.
2150   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
2151     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
2152     // not the true/false values.
2153     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
2154     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
2155     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
2156     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2157       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
2158       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
2159       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
2160       Value *InV = 0;
2161       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2162         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
2163       } else {
2164         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2165         InV = SelectInst::Create(PN->getIncomingValue(i), TrueVInPred,
2166                                  FalseVInPred,
2167                                  "phitmp", NonConstBB->getTerminator());
2168         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2169       }
2170       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
2171     }
2172   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
2173     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2174     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2175       Value *InV = 0;
2176       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2177         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2178           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2179         else
2180           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2181       } else {
2182         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2183         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2184           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
2185                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2186                                        NonConstBB->getTerminator());
2187         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2188           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2189                                 CI->getPredicate(),
2190                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2191                                 NonConstBB->getTerminator());
2192         else
2193           llvm_unreachable("Unknown binop!");
2194         
2195         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2196       }
2197       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2198     }
2199   } else { 
2200     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2201     const Type *RetTy = CI->getType();
2202     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2203       Value *InV;
2204       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2205         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2206       } else {
2207         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2208         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2209                                I.getType(), "phitmp", 
2210                                NonConstBB->getTerminator());
2211         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2212       }
2213       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2214     }
2215   }
2216   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2217 }
2218
2219
2220 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
2221 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
2222 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
2223 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
2224 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
2225   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
2226   // ones.
2227   
2228   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
2229   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
2230   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values
2231   // will sign extend fine.
2232   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
2233     return true;
2234   
2235   
2236   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
2237   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
2238   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
2239   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
2240   
2241   // TODO: Implement.
2242   
2243   return false;
2244 }
2245
2246
2247 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2248   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2249   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2250
2251   if (Value *V = SimplifyAddInst(LHS, RHS, I.hasNoSignedWrap(),
2252                                  I.hasNoUnsignedWrap(), TD))
2253     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2254
2255   
2256   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2257     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2258       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2259       const APInt& Val = CI->getValue();
2260       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2261       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2262         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2263       
2264       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2265       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2266       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2267         return &I;
2268
2269       // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
2270       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2271         if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(*Context))
2272           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), AddOne(CI), CI);
2273     }
2274
2275     if (isa<PHINode>(LHS))
2276       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2277         return NV;
2278     
2279     ConstantInt *XorRHS = 0;
2280     Value *XorLHS = 0;
2281     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2282         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2283       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getScalarSizeInBits();
2284       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2285       
2286       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2287       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2288       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2289       do {
2290         if (TySizeBits > Size) {
2291           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2292           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2293           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2294               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2295             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2296             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2297                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2298               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2299             break;
2300           }
2301         }
2302         Size >>= 1;
2303         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2304         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2305       } while (Size >= 1);
2306       
2307       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2308       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2309       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2310       // that the back ends can handle.
2311       const Type *MiddleType = 0;
2312       switch (Size) {
2313         default: break;
2314         case 32: MiddleType = Type::getInt32Ty(*Context); break;
2315         case 16: MiddleType = Type::getInt16Ty(*Context); break;
2316         case  8: MiddleType = Type::getInt8Ty(*Context); break;
2317       }
2318       if (MiddleType) {
2319         Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(XorLHS, MiddleType, "sext");
2320         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2321       }
2322     }
2323   }
2324
2325   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2326     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2327
2328   // X + X --> X << 1
2329   if (I.getType()->isInteger()) {
2330     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS)))
2331       return Result;
2332
2333     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2334       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2335         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2336           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2337     }
2338     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2339       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2340         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2341           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2342     }
2343   }
2344
2345   // -A + B  -->  B - A
2346   // -A + -B  -->  -(A + B)
2347   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2348     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2349       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2350         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2351         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2352       }
2353     }
2354     
2355     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2356   }
2357
2358   // A + -B  -->  A - B
2359   if (!isa<Constant>(RHS))
2360     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2361       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2362
2363
2364   ConstantInt *C2;
2365   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2366     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2367       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2368
2369     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2370     ConstantInt *C1;
2371     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2372       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
2373   }
2374
2375   // X + X*C --> X * (C+1)
2376   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2377     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2378
2379   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2380   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
2381       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2382     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2383   
2384
2385   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2386   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2387     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2388       return R;
2389   
2390   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2391   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2392     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2393     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2394     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2395     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2396     if (LHSKnownZero != 0) {
2397       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2398       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2399       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2400       
2401       // No bits in common -> bitwise or.
2402       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2403         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2404     }
2405   }
2406
2407   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2408   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2409     Value *W, *X, *Y, *Z;
2410     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2411         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2412       if (W != Y) {
2413         if (W == Z) {
2414           std::swap(Y, Z);
2415         } else if (Y == X) {
2416           std::swap(W, X);
2417         } else if (X == Z) {
2418           std::swap(Y, Z);
2419           std::swap(W, X);
2420         }
2421       }
2422
2423       if (W == Y) {
2424         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, Z, LHS->getName());
2425         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2426       }
2427     }
2428   }
2429
2430   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2431     Value *X = 0;
2432     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2433       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2434
2435     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2436     if (LHS->hasOneUse() &&
2437         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2438       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
2439       if (Anded == CRHS) {
2440         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2441         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2442         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2443
2444         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2445         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2446
2447         // See if the and mask includes all of these bits.
2448         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2449
2450         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2451           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2452           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
2453           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2454         }
2455       }
2456     }
2457
2458     // Try to fold constant add into select arguments.
2459     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2460       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2461         return R;
2462   }
2463
2464   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2465   {
2466     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2467     Value *A = RHS;
2468     if (!SI) {
2469       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2470       A = LHS;
2471     }
2472     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2473       Value *TV = SI->getTrueValue();
2474       Value *FV = SI->getFalseValue();
2475       Value *N;
2476
2477       // Can we fold the add into the argument of the select?
2478       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2479       if (match(FV, m_Zero()) &&
2480           match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2481         // Fold the add into the true select value.
2482         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2483       if (match(TV, m_Zero()) &&
2484           match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2485         // Fold the add into the false select value.
2486         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2487     }
2488   }
2489
2490   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2491   // integer add followed by a sext.
2492   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2493     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2494     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2495       Constant *CI = 
2496         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2497       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2498           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2499           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2500         // Insert the new, smaller add.
2501         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2502                                               CI, "addconv");
2503         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2504       }
2505     }
2506     
2507     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2508     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2509       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2510       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2511       // integer add will not overflow.
2512       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2513           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2514           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2515                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2516         // Insert the new integer add.
2517         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2518                                               RHSConv->getOperand(0), "addconv");
2519         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2520       }
2521     }
2522   }
2523
2524   return Changed ? &I : 0;
2525 }
2526
2527 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
2528   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2529   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2530
2531   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2532     // X + 0 --> X
2533     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2534       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2535                               (I.getType())->getValueAPF()))
2536         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2537     }
2538
2539     if (isa<PHINode>(LHS))
2540       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2541         return NV;
2542   }
2543
2544   // -A + B  -->  B - A
2545   // -A + -B  -->  -(A + B)
2546   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS))
2547     return BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
2548
2549   // A + -B  -->  A - B
2550   if (!isa<Constant>(RHS))
2551     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS))
2552       return BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
2553
2554   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2555   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2556     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2557       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2558
2559   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2560   // integer add followed by a promotion.
2561   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2562     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2563     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2564     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2565     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2566     // instcombined.
2567     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2568       Constant *CI = 
2569       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2570       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2571           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2572           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2573         // Insert the new integer add.
2574         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
2575                                               CI, "addconv");
2576         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2577       }
2578     }
2579     
2580     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2581     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2582       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2583       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2584       // and if the integer add will not overflow.
2585       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2586           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2587           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2588                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2589         // Insert the new integer add.
2590         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2591                                               RHSConv->getOperand(0),"addconv");
2592         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2593       }
2594     }
2595   }
2596   
2597   return Changed ? &I : 0;
2598 }
2599
2600
2601 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2602 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2603 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2604 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, InstCombiner &IC) {
2605   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
2606   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2607   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(GEP->getContext());
2608   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
2609
2610   // Build a mask for high order bits.
2611   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
2612   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
2613
2614   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
2615        ++i, ++GTI) {
2616     Value *Op = *i;
2617     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2618     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
2619       if (OpC->isZero()) continue;
2620       
2621       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2622       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2623         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
2624         
2625         Result = IC.Builder->CreateAdd(Result,
2626                                        ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
2627                                        GEP->getName()+".offs");
2628         continue;
2629       }
2630       
2631       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
2632       Constant *OC =
2633               ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
2634       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
2635       // Emit an add instruction.
2636       Result = IC.Builder->CreateAdd(Result, Scale, GEP->getName()+".offs");
2637       continue;
2638     }
2639     // Convert to correct type.
2640     if (Op->getType() != IntPtrTy)
2641       Op = IC.Builder->CreateIntCast(Op, IntPtrTy, true, Op->getName()+".c");
2642     if (Size != 1) {
2643       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
2644       // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2645       Op = IC.Builder->CreateMul(Op, Scale, GEP->getName()+".idx");
2646     }
2647
2648     // Emit an add instruction.
2649     Result = IC.Builder->CreateAdd(Op, Result, GEP->getName()+".offs");
2650   }
2651   return Result;
2652 }
2653
2654
2655 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
2656 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
2657 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
2658 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
2659 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
2660 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
2661 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
2662 ///
2663 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
2664 /// 
2665 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
2666                                           InstCombiner &IC) {
2667   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
2668   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2669
2670   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
2671   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
2672   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
2673   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
2674   // because the expression will cross zero at the same point.
2675   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
2676   int64_t Offset = 0;
2677   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
2678     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
2679       // Compute the aggregate offset of constant indices.
2680       if (CI->isZero()) continue;
2681
2682       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2683       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2684         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
2685       } else {
2686         uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2687         Offset += Size*CI->getSExtValue();
2688       }
2689     } else {
2690       // Found our variable index.
2691       break;
2692     }
2693   }
2694   
2695   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
2696   // evaluate it the general way.
2697   if (i == e) return 0;
2698   
2699   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
2700   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
2701   // 4 if the variable index is into an array of i32.
2702   uint64_t VariableScale = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2703   
2704   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
2705   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
2706     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
2707     if (!CI) return 0;
2708    
2709     // Compute the aggregate offset of constant indices.
2710     if (CI->isZero()) continue;
2711     
2712     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2713     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2714       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
2715     } else {
2716       uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2717       Offset += Size*CI->getSExtValue();
2718     }
2719   }
2720   
2721   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
2722   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
2723   // the index.
2724   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
2725   if (Offset == 0) {
2726     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
2727     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
2728     // computation crosses zero.
2729     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
2730       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, 
2731                                   TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext()),
2732                                   VariableIdx->getName(), &I);
2733     return VariableIdx;
2734   }
2735   
2736   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
2737   // the pointer size, so get it.
2738   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
2739   
2740   Offset &= PtrSizeMask;
2741   VariableScale &= PtrSizeMask;
2742
2743   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
2744   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
2745   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
2746   // multiple of the variable scale.
2747   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
2748   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
2749     return 0;
2750
2751   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
2752   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext());
2753   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
2754     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
2755                                               true /*SExt*/, 
2756                                               VariableIdx->getName(), &I);
2757   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
2758   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
2759 }
2760
2761
2762 /// Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
2763 ///  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".  LHS/RHS are the pointer
2764 /// operands to the ptrtoint instructions for the LHS/RHS of the subtract.
2765 ///
2766 Value *InstCombiner::OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS,
2767                                                const Type *Ty) {
2768   assert(TD && "Must have target data info for this");
2769   
2770   // If LHS is a gep based on RHS or RHS is a gep based on LHS, we can optimize
2771   // this.
2772   bool Swapped;
2773   GetElementPtrInst *GEP = 0;
2774   ConstantExpr *CstGEP = 0;
2775   
2776   // TODO: Could also optimize &A[i] - &A[j] -> "i-j", and "&A.foo[i] - &A.foo".
2777   // For now we require one side to be the base pointer "A" or a constant
2778   // expression derived from it.
2779   if (GetElementPtrInst *LHSGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
2780     // (gep X, ...) - X
2781     if (LHSGEP->getOperand(0) == RHS) {
2782       GEP = LHSGEP;
2783       Swapped = false;
2784     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(RHS)) {
2785       // (gep X, ...) - (ce_gep X, ...)
2786       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
2787           LHSGEP->getOperand(0) == CE->getOperand(0)) {
2788         CstGEP = CE;
2789         GEP = LHSGEP;
2790         Swapped = false;
2791       }
2792     }
2793   }
2794   
2795   if (GetElementPtrInst *RHSGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(RHS)) {
2796     // X - (gep X, ...)
2797     if (RHSGEP->getOperand(0) == LHS) {
2798       GEP = RHSGEP;
2799       Swapped = true;
2800     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(LHS)) {
2801       // (ce_gep X, ...) - (gep X, ...)
2802       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
2803           RHSGEP->getOperand(0) == CE->getOperand(0)) {
2804         CstGEP = CE;
2805         GEP = RHSGEP;
2806         Swapped = true;
2807       }
2808     }
2809   }
2810   
2811   if (GEP == 0)
2812     return 0;
2813   
2814   // Emit the offset of the GEP and an intptr_t.
2815   Value *Result = EmitGEPOffset(GEP, *this);
2816   
2817   // If we had a constant expression GEP on the other side offsetting the
2818   // pointer, subtract it from the offset we have.
2819   if (CstGEP) {
2820     Value *CstOffset = EmitGEPOffset(CstGEP, *this);
2821     Result = Builder->CreateSub(Result, CstOffset);
2822   }
2823   
2824
2825   // If we have p - gep(p, ...)  then we have to negate the result.
2826   if (Swapped)
2827     Result = Builder->CreateNeg(Result, "diff.neg");
2828
2829   return Builder->CreateIntCast(Result, Ty, true);
2830 }
2831
2832
2833 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2834   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2835
2836   if (Op0 == Op1)                        // sub X, X  -> 0
2837     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2838
2839   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A.  This preserves NSW/NUW.
2840   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1)) {
2841     BinaryOperator *Res = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2842     Res->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
2843     Res->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
2844     return Res;
2845   }
2846
2847   if (isa<UndefValue>(Op0))
2848     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2849   if (isa<UndefValue>(Op1))
2850     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2851   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2852     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2853   
2854   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2855     // Replace (-1 - A) with (~A).
2856     if (C->isAllOnesValue())
2857       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2858
2859     // C - ~X == X + (1+C)
2860     Value *X = 0;
2861     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2862       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2863
2864     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2865     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2866     if (C->isZero()) {
2867       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2868         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2869           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2870             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2871             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2872                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2873               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2874               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2875                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2876             }
2877           }
2878         } else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2879           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2880             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2881             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2882                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2883               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2884               return BinaryOperator::CreateLShr(
2885                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2886             }
2887           }
2888         }
2889       }
2890     }
2891
2892     // Try to fold constant sub into select arguments.
2893     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2894       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2895         return R;
2896
2897     // C - zext(bool) -> bool ? C - 1 : C
2898     if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
2899       if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(*Context))
2900         return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), SubOne(C), C);
2901   }
2902
2903   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2904     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2905       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2906         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1),
2907                                          I.getName());
2908       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2909         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0),
2910                                          I.getName());
2911       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2912         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2913           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2914           return BinaryOperator::CreateSub(
2915             ConstantExpr::getSub(CI1, CI2), Op1I->getOperand(0));
2916       }
2917     }
2918
2919     if (Op1I->hasOneUse()) {
2920       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2921       // is not used by anyone else...
2922       //
2923       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2924         // Swap the two operands of the subexpr...
2925         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2926         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2927         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2928
2929         // Create the new top level add instruction...
2930         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2931       }
2932
2933       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2934       //
2935       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2936           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2937         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2938
2939         Value *NewNot = Builder->CreateNot(OtherOp, "B.not");
2940         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2941       }
2942
2943       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2944       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2945         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2946           if (CSI->isZero())
2947             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2948               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2949                                           ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2950
2951       // X - X*C --> X * (1-C)
2952       ConstantInt *C2 = 0;
2953       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2954         Constant *CP1 = 
2955           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
2956                                              C2);
2957         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2958       }
2959     }
2960   }
2961
2962   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2963     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2964       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2965         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2966       else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2967         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2968     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2969       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2970         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1),
2971                                          I.getName());
2972     }
2973   }
2974
2975   ConstantInt *C1;
2976   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2977     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2978       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2979
2980     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2981     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2982       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
2983   }
2984   
2985   // Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
2986   //  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".
2987   if (TD) {
2988     Value *LHSOp, *RHSOp;
2989     if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(LHSOp))) &&
2990         match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(RHSOp))))
2991       if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
2992         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2993     
2994     // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
2995     if (match(Op0, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(LHSOp)))) &&
2996         match(Op1, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(RHSOp)))))
2997       if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
2998         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2999   }
3000   
3001   return 0;
3002 }
3003
3004 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
3005   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3006
3007   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
3008   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1))
3009     return BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
3010
3011   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3012     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::FAdd) {
3013       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
3014         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(1),
3015                                           I.getName());
3016       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
3017         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(0),
3018                                           I.getName());
3019     }
3020   }
3021
3022   return 0;
3023 }
3024
3025 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
3026 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
3027 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
3028 /// signed.
3029 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
3030                            bool &TrueIfSigned) {
3031   switch (pred) {
3032   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
3033     TrueIfSigned = true;
3034     return RHS->isZero();
3035   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
3036     TrueIfSigned = true;
3037     return RHS->isAllOnesValue();
3038   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
3039     TrueIfSigned = false;
3040     return RHS->isAllOnesValue();
3041   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3042     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
3043     TrueIfSigned = true;
3044     return RHS->getValue() ==
3045       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3046   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
3047     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
3048     TrueIfSigned = true;
3049     return RHS->getValue().isSignBit();
3050   default:
3051     return false;
3052   }
3053 }
3054
3055 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
3056   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3057   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3058
3059   if (isa<UndefValue>(Op1))              // undef * X -> 0
3060     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3061
3062   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
3063   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3064     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1C)) {
3065
3066       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
3067       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3068         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3069           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3070             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
3071                                         ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
3072
3073       if (CI->isZero())
3074         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);  // X * 0  == 0
3075       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
3076         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3077       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
3078         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
3079
3080       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
3081       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
3082         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
3083                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
3084       }
3085     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
3086       if (Op1C->isNullValue())
3087         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);
3088
3089       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
3090         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
3091           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
3092
3093         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
3094         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
3095           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
3096             if (CI->equalsInt(1))
3097               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3098         }
3099       }
3100     }
3101     
3102     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3103       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
3104           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1C)) {
3105         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
3106         Value *Add = Builder->CreateMul(Op0I->getOperand(0), Op1C, "tmp");
3107         Value *C1C2 = Builder->CreateMul(Op1C, Op0I->getOperand(1));
3108         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
3109         
3110       }
3111
3112     // Try to fold constant mul into select arguments.
3113     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3114       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3115         return R;
3116
3117     if (isa<PHINode>(Op0))
3118       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3119         return NV;
3120   }
3121
3122   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3123     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1))
3124       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
3125
3126   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
3127   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
3128   {
3129     Value *Op1C = Op1;
3130     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
3131     if (!BO ||
3132         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
3133          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
3134       Op1C = Op0;
3135       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
3136     }
3137     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1C);
3138     if (BO && BO->hasOneUse() &&
3139         (BO->getOperand(1) == Op1C || BO->getOperand(1) == Neg) &&
3140         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
3141          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
3142       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
3143
3144       // If the division is exact, X % Y is zero.
3145       if (SDivOperator *SDiv = dyn_cast<SDivOperator>(BO))
3146         if (SDiv->isExact()) {
3147           if (Op1BO == Op1C)
3148             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0BO);
3149           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0BO);
3150         }
3151
3152       Value *Rem;
3153       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
3154         Rem = Builder->CreateURem(Op0BO, Op1BO);
3155       else
3156         Rem = Builder->CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
3157       Rem->takeName(BO);
3158
3159       if (Op1BO == Op1C)
3160         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
3161       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
3162     }
3163   }
3164
3165   /// i1 mul -> i1 and.
3166   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
3167     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
3168
3169   // X*(1 << Y) --> X << Y
3170   // (1 << Y)*X --> X << Y
3171   {
3172     Value *Y;
3173     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
3174       return BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
3175     if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
3176       return BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
3177   }
3178   
3179   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
3180   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
3181   //   X * Y (where Y is 0 or 1) -> X & (0-Y)
3182   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3183     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
3184     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
3185     
3186     Value *BoolCast = 0, *OtherOp = 0;
3187     if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2))
3188       BoolCast = Op0, OtherOp = Op1;
3189     else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2))
3190       BoolCast = Op1, OtherOp = Op0;
3191
3192     if (BoolCast) {
3193       Value *V = Builder->CreateSub(Constant::getNullValue(I.getType()),
3194                                     BoolCast, "tmp");
3195       return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
3196     }
3197   }
3198
3199   return Changed ? &I : 0;
3200 }
3201
3202 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
3203   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3204   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3205
3206   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
3207   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3208     if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1C)) {
3209       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
3210       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
3211       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
3212         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
3213     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
3214       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
3215         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
3216         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
3217           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
3218             if (F->isExactlyValue(1.0))
3219               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3220         }
3221       }
3222     }
3223
3224     // Try to fold constant mul into select arguments.
3225     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3226       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3227         return R;
3228
3229     if (isa<PHINode>(Op0))
3230       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3231         return NV;
3232   }
3233
3234   if (Value *Op0v = dyn_castFNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3235     if (Value *Op1v = dyn_castFNegVal(Op1))
3236       return BinaryOperator::CreateFMul(Op0v, Op1v);
3237
3238   return Changed ? &I : 0;
3239 }
3240
3241 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
3242 /// instruction.
3243 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
3244   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
3245   
3246   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
3247   int NonNullOperand = -1;
3248   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3249     if (ST->isNullValue())
3250       NonNullOperand = 2;
3251   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
3252   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3253     if (ST->isNullValue())
3254       NonNullOperand = 1;
3255   
3256   if (NonNullOperand == -1)
3257     return false;
3258   
3259   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
3260   
3261   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
3262   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
3263   
3264   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
3265   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
3266   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
3267   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
3268   // propagate a known value of the condition into its other users.
3269   
3270   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
3271   // early exit.
3272   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
3273     return true;
3274   
3275   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
3276   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
3277   
3278   while (BBI != BBFront) {
3279     --BBI;
3280     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
3281     // information from below it cannot be propagated above it.
3282     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
3283       break;
3284     
3285     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
3286     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
3287          I != E; ++I) {
3288       if (*I == SI) {
3289         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
3290         Worklist.Add(BBI);
3291       } else if (*I == SelectCond) {
3292         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue(*Context) :
3293                                    ConstantInt::getFalse(*Context);
3294         Worklist.Add(BBI);
3295       }
3296     }
3297     
3298     // If we past the instruction, quit looking for it.
3299     if (&*BBI == SI)
3300       SI = 0;
3301     if (&*BBI == SelectCond)
3302       SelectCond = 0;
3303     
3304     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
3305     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
3306       break;
3307     
3308   }
3309   return true;
3310 }
3311
3312
3313 /// This function implements the transforms on div instructions that work
3314 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
3315 /// used by the visitors to those instructions.
3316 /// @brief Transforms common to all three div instructions
3317 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3318   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3319
3320   // undef / X -> 0        for integer.
3321   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
3322   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
3323     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
3324       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3325     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3326   }
3327
3328   // X / undef -> undef
3329   if (isa<UndefValue>(Op1))
3330     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3331
3332   return 0;
3333 }
3334
3335 /// This function implements the transforms common to both integer division
3336 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
3337 /// division instructions.
3338 /// @brief Common integer divide transforms
3339 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3340   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3341
3342   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
3343   if (Op0 == Op1) {
3344     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
3345       Constant *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
3346       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
3347       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
3348     }
3349
3350     Constant *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
3351     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
3352   }
3353   
3354   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
3355     return Common;
3356   
3357   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
3358   // This does not apply for fdiv.
3359   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3360     return &I;
3361
3362   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3363     // div X, 1 == X
3364     if (RHS->equalsInt(1))
3365       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3366
3367     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
3368     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3369       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
3370         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
3371           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
3372                                 I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
3373             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3374           else 
3375             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
3376                                       ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
3377         }
3378
3379     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
3380       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3381         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3382           return R;
3383       if (isa<PHINode>(Op0))
3384         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3385           return NV;
3386     }
3387   }
3388
3389   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
3390   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3391     if (LHS->equalsInt(0))
3392       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3393
3394   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
3395   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
3396     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3397
3398   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3399     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
3400       // div X, 1 == X
3401       if (X->isOne())
3402         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3403   }
3404
3405   return 0;
3406 }
3407
3408 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
3409   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3410
3411   // Handle the integer div common cases
3412   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3413     return Common;
3414
3415   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3416     // X udiv C^2 -> X >> C
3417     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
3418     // if so, convert to a right shift.
3419     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
3420       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
3421             ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
3422
3423     // X udiv C, where C >= signbit
3424     if (C->getValue().isNegative()) {
3425       Value *IC = Builder->CreateICmpULT( Op0, C);
3426       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
3427                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
3428     }
3429   }
3430
3431   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
3432   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
3433     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3434         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3435       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
3436       if (C1.isPowerOf2()) {
3437         Value *N = RHSI->getOperand(1);
3438         const Type *NTy = N->getType();
3439         if (uint32_t C2 = C1.logBase2())
3440           N = Builder->CreateAdd(N, ConstantInt::get(NTy, C2), "tmp");
3441         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
3442       }
3443     }
3444   }
3445   
3446   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
3447   // where C1&C2 are powers of two.
3448   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
3449     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3450       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
3451         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
3452         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
3453           // Compute the shift amounts
3454           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
3455           // Construct the "on true" case of the select
3456           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
3457           Value *TSI = Builder->CreateLShr(Op0, TC, SI->getName()+".t");
3458   
3459           // Construct the "on false" case of the select
3460           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
3461           Value *FSI = Builder->CreateLShr(Op0, FC, SI->getName()+".f");
3462
3463           // construct the select instruction and return it.
3464           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
3465         }
3466       }
3467   return 0;
3468 }
3469
3470 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
3471   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3472
3473   // Handle the integer div common cases
3474   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3475     return Common;
3476
3477   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3478     // sdiv X, -1 == -X
3479     if (RHS->isAllOnesValue())
3480       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
3481
3482     // sdiv X, C  -->  ashr X, log2(C)
3483     if (cast<SDivOperator>(&I)->isExact() &&
3484         RHS->getValue().isNonNegative() &&
3485         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
3486       Value *ShAmt = llvm::ConstantInt::get(RHS->getType(),
3487                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
3488       return BinaryOperator::CreateAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
3489     }
3490
3491     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
3492     if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
3493       if (isa<Constant>(Sub->getOperand(0)) &&
3494           cast<Constant>(Sub->getOperand(0))->isNullValue() &&
3495           Sub->hasNoSignedWrap())
3496         return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
3497                                           ConstantExpr::getNeg(RHS));
3498   }
3499
3500   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3501   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
3502   if (I.getType()->isInteger()) {
3503     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3504     if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3505       if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
3506         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
3507         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3508       }
3509       ConstantInt *ShiftedInt;
3510       if (match(Op1, m_Shl(m_ConstantInt(ShiftedInt), m_Value())) &&
3511           ShiftedInt->getValue().isPowerOf2()) {
3512         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
3513         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
3514         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
3515         // the sign bit set.
3516         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3517       }
3518     }
3519   }
3520   
3521   return 0;
3522 }
3523
3524 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3525   return commonDivTransforms(I);
3526 }
3527
3528 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3529 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3530 /// is used by the visitors to those instructions.
3531 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3532 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3533   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3534
3535   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3536     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3537       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3538     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3539   }
3540   if (isa<UndefValue>(Op1))
3541     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3542
3543   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3544   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3545     return &I;
3546
3547   return 0;
3548 }
3549
3550 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3551 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3552 /// remainder instructions.
3553 /// @brief Common integer remainder transforms
3554 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3555   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3556
3557   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3558     return common;
3559
3560   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3561   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3562     if (LHS->isNullValue())
3563       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3564
3565   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3566     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3567     if (RHS->equalsInt(0))
3568       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3569     
3570     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3571       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3572
3573     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3574       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3575         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3576           return R;
3577       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3578         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3579           return NV;
3580       }
3581
3582       // See if we can fold away this rem instruction.
3583       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3584         return &I;
3585     }
3586   }
3587
3588   return 0;
3589 }
3590
3591 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3592   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3593
3594   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3595     return common;
3596   
3597   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3598     // X urem C^2 -> X and C
3599     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3600     // if so, convert to a bitwise and.
3601     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3602       if (C->getValue().isPowerOf2())
3603         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3604   }
3605
3606   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3607     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3608     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3609         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3610       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3611         Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
3612         Value *Add = Builder->CreateAdd(RHSI, N1, "tmp");
3613         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3614       }
3615     }
3616   }
3617
3618   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3619   // where C1&C2 are powers of two.
3620   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3621     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3622       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3623         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3624         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3625             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3626           Value *TrueAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(STO),
3627                                               SI->getName()+".t");
3628           Value *FalseAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(SFO),
3629                                                SI->getName()+".f");
3630           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3631         }
3632       }
3633   }
3634   
3635   return 0;
3636 }
3637
3638 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3639   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3640
3641   // Handle the integer rem common cases
3642   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
3643     return Common;
3644   
3645   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3646     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3647         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3648          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3649       // X % -Y -> X % Y
3650       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
3651       I.setOperand(1, RHSNeg);
3652       return &I;
3653     }
3654
3655   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3656   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3657   if (I.getType()->isInteger()) {
3658     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3659     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3660       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3661       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3662     }
3663   }
3664
3665   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
3666   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3667     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
3668
3669     bool hasNegative = false;
3670     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
3671       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
3672         if (RHS->getValue().isNegative())
3673           hasNegative = true;
3674
3675     if (hasNegative) {
3676       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
3677       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
3678         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
3679           if (RHS->getValue().isNegative())
3680             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
3681           else
3682             Elts[i] = RHS;
3683         }
3684       }
3685
3686       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
3687       if (NewRHSV != RHSV) {
3688         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
3689         I.setOperand(1, NewRHSV);
3690         return &I;
3691       }
3692     }
3693   }
3694
3695   return 0;
3696 }
3697
3698 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3699   return commonRemTransforms(I);
3700 }
3701
3702 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3703 // constant.
3704 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3705   return CI->getValue().isPowerOf2();
3706 }
3707
3708 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3709 // This is the same as lowones(~X).
3710 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3711   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3712 }
3713
3714 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3715 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3716 ///
3717 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3718 ///
3719 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3720 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3721 ///
3722 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3723 ///   0  A > B
3724 ///   1  A == B
3725 ///   2  A < B
3726 ///
3727 /// <=>  Value  Definition
3728 /// 000     0   Always false
3729 /// 001     1   A >  B
3730 /// 010     2   A == B
3731 /// 011     3   A >= B
3732 /// 100     4   A <  B
3733 /// 101     5   A != B
3734 /// 110     6   A <= B
3735 /// 111     7   Always true
3736 ///  
3737 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3738   switch (ICI->getPredicate()) {
3739     // False -> 0
3740   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3741   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3742   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3743   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3744   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3745   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3746   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3747   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3748   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3749   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3750     // True -> 7
3751   default:
3752     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
3753     return 0;
3754   }
3755 }
3756
3757 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3758 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3759 /// predicate by reference.
3760 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3761   isOrdered = false;
3762   switch (CC) {
3763   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3764   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3765   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3766   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3767   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3768   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3769   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3770   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3771   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3772   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3773   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3774   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3775   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3776   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3777     // True -> 7
3778   default:
3779     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3780     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
3781     return 0;
3782   }
3783 }
3784
3785 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3786 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3787 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3788 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3789 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS,
3790                            LLVMContext *Context) {
3791   switch (code) {
3792   default: llvm_unreachable("Illegal ICmp code!");
3793   case  0: return ConstantInt::getFalse(*Context);
3794   case  1: 
3795     if (sign)
3796       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3797     else
3798       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3799   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3800   case  3: 
3801     if (sign)
3802       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3803     else
3804       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3805   case  4: 
3806     if (sign)
3807       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3808     else
3809       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3810   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3811   case  6: 
3812     if (sign)
3813       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3814     else
3815       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3816   case  7: return ConstantInt::getTrue(*Context);
3817   }
3818 }
3819
3820 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3821 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3822 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3823 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3824                            Value *LHS, Value *RHS, LLVMContext *Context) {
3825   switch (code) {
3826   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
3827   case  0:
3828     if (isordered)
3829       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3830     else
3831       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3832   case  1: 
3833     if (isordered)
3834       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3835     else
3836       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3837   case  2: 
3838     if (isordered)
3839       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3840     else
3841       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3842   case  3: 
3843     if (isordered)
3844       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3845     else
3846       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3847   case  4: 
3848     if (isordered)
3849       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3850     else
3851       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3852   case  5: 
3853     if (isordered)
3854       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3855     else
3856       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3857   case  6: 
3858     if (isordered)
3859       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3860     else
3861       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3862   case  7: return ConstantInt::getTrue(*Context);
3863   }
3864 }
3865
3866 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3867 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3868 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3869   return (CmpInst::isSigned(p1) == CmpInst::isSigned(p2)) ||
3870          (CmpInst::isSigned(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3871          (CmpInst::isSigned(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3872 }
3873
3874 namespace { 
3875 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3876 struct FoldICmpLogical {
3877   InstCombiner &IC;
3878   Value *LHS, *RHS;
3879   ICmpInst::Predicate pred;
3880   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3881     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3882       pred(ICI->getPredicate()) {}
3883   bool shouldApply(Value *V) const {
3884     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3885       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3886         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3887                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3888     return false;
3889   }
3890   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3891     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3892     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3893       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3894       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3895     }
3896
3897     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3898     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3899     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3900     unsigned Code;
3901     switch (Log.getOpcode()) {
3902     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3903     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3904     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3905     default: llvm_unreachable("Illegal logical opcode!"); return 0;
3906     }
3907
3908     bool isSigned = RHSICI->isSigned() || ICI->isSigned();
3909     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS, IC.getContext());
3910     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3911       return I;
3912     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3913     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3914   }
3915 };
3916 } // end anonymous namespace
3917
3918 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3919 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3920 // guaranteed to be a binary operator.
3921 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3922                                     ConstantInt *OpRHS,
3923                                     ConstantInt *AndRHS,
3924                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3925   Value *X = Op->getOperand(0);
3926   Constant *Together = 0;
3927   if (!Op->isShift())
3928     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
3929
3930   switch (Op->getOpcode()) {
3931   case Instruction::Xor:
3932     if (Op->hasOneUse()) {
3933       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3934       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
3935       And->takeName(Op);
3936       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3937     }
3938     break;
3939   case Instruction::Or:
3940     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3941       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3942
3943     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3944       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3945       Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
3946       Or->takeName(Op);
3947       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3948     }
3949     break;
3950   case Instruction::Add:
3951     if (Op->hasOneUse()) {
3952       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3953       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3954       // single bit constant.
3955       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3956
3957       // If there is only one bit set...
3958       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3959         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3960         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3961         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3962         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3963
3964         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3965         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3966           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3967           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3968           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3969           // no effect.
3970           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3971             TheAnd.setOperand(0, X);
3972             return &TheAnd;
3973           } else {
3974             // Pull the XOR out of the AND.
3975             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
3976             NewAnd->takeName(Op);
3977             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3978           }
3979         }
3980       }
3981     }
3982     break;
3983
3984   case Instruction::Shl: {
3985     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3986     // the anded constant includes them, clear them now!
3987     //
3988     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3989     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3990     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3991     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShlMask);
3992
3993     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3994     // Masking out bits that the shift already masks
3995       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3996     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3997       TheAnd.setOperand(1, CI);
3998       return &TheAnd;
3999     }
4000     break;
4001   }
4002   case Instruction::LShr:
4003   {
4004     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
4005     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
4006     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
4007     //
4008     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
4009     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
4010     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
4011     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShrMask);
4012
4013     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
4014     // Masking out bits that the shift already masks.
4015       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
4016     } else if (CI != AndRHS) {
4017       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
4018       return &TheAnd;
4019     }
4020     break;
4021   }
4022   case Instruction::AShr:
4023     // Signed shr.
4024     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
4025     // with an and.
4026     if (Op->hasOneUse()) {
4027       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
4028       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
4029       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
4030       Constant *C = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShrMask);
4031       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
4032         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
4033         // Make the argument unsigned.
4034         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
4035         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
4036         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
4037       }
4038     }
4039     break;
4040   }
4041   return 0;
4042 }
4043
4044
4045 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
4046 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
4047 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
4048 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
4049 /// insert new instructions.
4050 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
4051                                            bool isSigned, bool Inside, 
4052                                            Instruction &IB) {
4053   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
4054             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
4055          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
4056     
4057   if (Inside) {
4058     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
4059       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
4060
4061     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
4062     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
4063       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
4064         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
4065       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
4066     }
4067
4068     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
4069     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
4070     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
4071     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
4072     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
4073   }
4074
4075   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
4076     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
4077
4078   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
4079   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
4080   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
4081     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
4082         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
4083     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
4084   }
4085
4086   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
4087   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
4088   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
4089   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
4090   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
4091   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
4092 }
4093
4094 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
4095 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
4096 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
4097 // not, since all 1s are not contiguous.
4098 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
4099   const APInt& V = Val->getValue();
4100   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
4101   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
4102
4103   // look for the first zero bit after the run of ones
4104   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
4105   // look for the first non-zero bit
4106   ME = V.getActiveBits(); 
4107   return true;
4108 }
4109
4110 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
4111 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
4112 /// the following xforms:
4113 /// 
4114 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
4115 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
4116 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
4117 ///
4118 /// return (A +/- B).
4119 ///
4120 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
4121                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
4122                                         Instruction &I) {
4123   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
4124   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
4125       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
4126
4127   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
4128
4129   switch (LHSI->getOpcode()) {
4130   default: return 0;
4131   case Instruction::And:
4132     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
4133       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
4134       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4135            Mask->getValue().countPopulation()) == 
4136           Mask->getValue().getBitWidth())
4137         break;
4138
4139       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
4140       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
4141       // is all N is, ignore it.
4142       uint32_t MB = 0, ME = 0;
4143       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
4144         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
4145         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
4146         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
4147           break;
4148       }
4149     }
4150     return 0;
4151   case Instruction::Or:
4152   case Instruction::Xor:
4153     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
4154     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4155          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
4156         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
4157       break;
4158     return 0;
4159   }
4160   
4161   if (isSub)
4162     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4163   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4164 }
4165
4166 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
4167 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
4168                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4169   // (icmp eq A, null) & (icmp eq B, null) -->
4170   //     (icmp eq (ptrtoint(A)|ptrtoint(B)), 0)
4171   if (TD &&
4172       LHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ &&
4173       RHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ &&
4174       isa<ConstantPointerNull>(LHS->getOperand(1)) &&
4175       isa<ConstantPointerNull>(RHS->getOperand(1))) {
4176     const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(I.getContext());
4177     Value *A = Builder->CreatePtrToInt(LHS->getOperand(0), IntPtrTy);
4178     Value *B = Builder->CreatePtrToInt(RHS->getOperand(0), IntPtrTy);
4179     Value *NewOr = Builder->CreateOr(A, B);
4180     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, NewOr,
4181                         Constant::getNullValue(IntPtrTy));
4182   }
4183   
4184   Value *Val, *Val2;
4185   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4186   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4187   
4188   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
4189   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
4190                          m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4191       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
4192                          m_ConstantInt(RHSCst))))
4193     return 0;
4194   
4195   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
4196     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
4197     // where C is a power of 2
4198     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
4199         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
4200       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
4201       return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
4202     }
4203     
4204     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
4205     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
4206       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
4207       return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
4208     }
4209   }
4210   
4211   // From here on, we only handle:
4212   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4213   if (Val != Val2) return 0;
4214   
4215   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4216   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4217       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4218       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4219       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4220     return 0;
4221   
4222   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
4223   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4224     return 0;
4225     
4226   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4227   bool ShouldSwap;
4228   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
4229       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4230        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
4231     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4232   else
4233     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4234     
4235   if (ShouldSwap) {
4236     std::swap(LHS, RHS);
4237     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4238     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4239   }
4240
4241   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4242   // comparing a value against two constants and and'ing the result
4243   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4244   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
4245   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
4246   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
4247   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4248
4249   switch (LHSCC) {
4250   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4251   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4252     switch (RHSCC) {
4253     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4254     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
4255     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4256     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4257       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4258     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
4259     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4260     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4261       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4262     }
4263   case ICmpInst::ICMP_NE:
4264     switch (RHSCC) {
4265     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4266     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4267       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
4268         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
4269       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
4270     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4271       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
4272         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
4273       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
4274     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
4275     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
4276     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
4277       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4278     case ICmpInst::ICMP_NE:
4279       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
4280         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4281         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
4282         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
4283                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
4284       }
4285       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
4286     }
4287     break;
4288   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4289     switch (RHSCC) {
4290     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4291     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
4292     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
4293       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4294     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
4295       break;
4296     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
4297     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
4298       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4299     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
4300       break;
4301     }
4302     break;
4303   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4304     switch (RHSCC) {
4305     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4306     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
4307     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
4308       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4309     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
4310       break;
4311     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
4312     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
4313       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4314     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
4315       break;
4316     }
4317     break;
4318   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4319     switch (RHSCC) {
4320     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4321     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
4322     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
4323       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4324     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
4325       break;
4326     case ICmpInst::ICMP_NE:
4327       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
4328         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
4329       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
4330     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
4331       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
4332                              RHSCst, false, true, I);
4333     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
4334       break;
4335     }
4336     break;
4337   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4338     switch (RHSCC) {
4339     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4340     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
4341     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
4342       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4343     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
4344       break;
4345     case ICmpInst::ICMP_NE:
4346       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
4347         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
4348       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
4349     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
4350       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
4351                              RHSCst, true, true, I);
4352     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
4353       break;
4354     }
4355     break;
4356   }
4357  
4358   return 0;
4359 }
4360
4361 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
4362                                           FCmpInst *RHS) {
4363   
4364   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4365       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4366     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4367     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4368       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4369         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4370         // false.
4371         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4372           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4373         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
4374                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4375       }
4376     
4377     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
4378     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
4379     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
4380         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
4381       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
4382                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4383     return 0;
4384   }
4385   
4386   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
4387   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
4388   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
4389   
4390   
4391   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4392     // Swap RHS operands to match LHS.
4393     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4394     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4395   }
4396   
4397   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4398     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4399     if (Op0CC == Op1CC)
4400       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4401     
4402     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4403       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4404     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4405       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4406     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4407       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4408     
4409     bool Op0Ordered;
4410     bool Op1Ordered;
4411     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4412     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4413     if (Op1Pred == 0) {
4414       std::swap(LHS, RHS);
4415       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4416       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4417     }
4418     if (Op0Pred == 0) {
4419       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4420       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4421       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4422         return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4423       
4424       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4425       // uno && ord -> false
4426       if (!Op0Ordered)
4427         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4428       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4429       return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4430                                             Op0LHS, Op0RHS, Context));
4431     }
4432   }
4433
4434   return 0;
4435 }
4436
4437
4438 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
4439   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4440   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4441
4442   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD))
4443     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
4444
4445   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4446   // purpose is to compute bits we don't care about.
4447   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4448     return &I;
4449   
4450
4451   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4452     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
4453     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
4454
4455     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
4456     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4457       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
4458       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
4459       switch (Op0I->getOpcode()) {
4460       default: break;
4461       case Instruction::Xor:
4462       case Instruction::Or:
4463         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
4464         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
4465           
4466         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
4467           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
4468           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
4469                                              Op0RHS->getName()+".masked");
4470           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
4471         }
4472         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
4473             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
4474           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
4475           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
4476                                              Op0LHS->getName()+".masked");
4477           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
4478         }
4479
4480         break;
4481       case Instruction::Add:
4482         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4483         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4484         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4485         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
4486           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4487         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
4488           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
4489         break;
4490
4491       case Instruction::Sub:
4492         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4493         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4494         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4495         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
4496           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4497
4498         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
4499         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
4500         if (Op0I->hasOneUse()) {
4501           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
4502           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
4503           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
4504
4505           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
4506           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
4507               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
4508             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
4509             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
4510           }
4511         }
4512         break;
4513
4514       case Instruction::Shl:
4515       case Instruction::LShr:
4516         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
4517         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
4518         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
4519           Value *NewICmp =
4520             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
4521           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
4522         }
4523         break;
4524       }
4525
4526       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4527         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
4528           return Res;
4529     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4530       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
4531       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
4532       // frequently occurs for bitfield accesses.
4533       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
4534         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
4535             CastOp->getNumOperands() == 2)
4536           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))){
4537             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
4538               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
4539               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
4540               // This will fold the two constants together, which may allow 
4541               // other simplifications.
4542               Value *NewCast = Builder->CreateTruncOrBitCast(
4543                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
4544                 CastOp->getName()+".shrunk");
4545               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
4546               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4547               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
4548               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
4549             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
4550               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
4551               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
4552               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4553               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)
4554                 // trunc(C1)&C2
4555                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
4556             }
4557           }
4558       }
4559     }
4560
4561     // Try to fold constant and into select arguments.
4562     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4563       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4564         return R;
4565     if (isa<PHINode>(Op0))
4566       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4567         return NV;
4568   }
4569
4570
4571   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
4572   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
4573     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
4574       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
4575         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
4576                                       I.getName()+".demorgan");
4577         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
4578       }
4579
4580   {
4581     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
4582     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
4583     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4584         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
4585         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
4586       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4587     
4588     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
4589     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4590         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
4591         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
4592       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4593     
4594     if (Op0->hasOneUse() &&
4595         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4596       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4597         I.swapOperands();     // Simplify below
4598         std::swap(Op0, Op1);
4599       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4600         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4601         I.swapOperands();     // Simplify below
4602         std::swap(Op0, Op1);
4603       }
4604     }
4605
4606     if (Op1->hasOneUse() &&
4607         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4608       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4609         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4610         std::swap(A, B);
4611       }
4612       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
4613         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
4614     }
4615
4616     // (A&((~A)|B)) -> A&B
4617     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
4618         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
4619       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
4620     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
4621         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
4622       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
4623   }
4624   
4625   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4626     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4627     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4628       return R;
4629
4630     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4631       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
4632         return Res;
4633   }
4634
4635   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4636   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4637     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4638       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4639         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4640         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
4641             SrcTy->isIntOrIntVector() &&
4642             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4643             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4644                               I.getType(), TD) &&
4645             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4646                               I.getType(), TD)) {
4647           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4648                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
4649           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4650         }
4651       }
4652     
4653   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4654   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4655     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4656       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4657           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4658           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4659         Value *NewOp =
4660           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
4661                              SI0->getName());
4662         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4663                                       SI1->getOperand(1));
4664       }
4665   }
4666
4667   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4668   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4669     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
4670       if (Instruction *Res = FoldAndOfFCmps(I, LHS, RHS))
4671         return Res;
4672   }
4673
4674   return Changed ? &I : 0;
4675 }
4676
4677 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4678 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4679 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4680 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4681 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4682 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4683 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4684 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4685 /// match.
4686 ///
4687 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4688 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4689 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4690 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4691 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4692 /// byte of ByteValues is actually being set.
4693 ///
4694 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4695 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4696 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4697 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4698 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4699 ///
4700 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4701                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4702   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4703     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4704     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4705       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4706                                ByteValues) ||
4707              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4708                                ByteValues);
4709     }
4710   
4711     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4712     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4713     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4714       unsigned ShAmt = 
4715         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4716       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4717       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4718         return true;
4719
4720       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4721       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4722         // X << 2 -> collect(X, +2)
4723         OverallLeftShift += ByteShift;
4724         ByteMask >>= ByteShift;
4725       } else {
4726         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4727         OverallLeftShift -= ByteShift;
4728         ByteMask <<= ByteShift;
4729         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4730       }
4731
4732       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4733       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4734
4735       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4736                                ByteValues);
4737     }
4738
4739     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4740     // corresponding bytes in ByteMask.
4741     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4742         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4743       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4744       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4745       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4746       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4747       
4748       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4749         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4750         // the and mask is.
4751         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4752           continue;
4753         
4754         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4755         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4756         if (MaskB == 0) {
4757           ByteMask &= ~(1U << i);
4758           continue;
4759         }
4760         
4761         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4762         if (MaskB != Byte)
4763           return true;
4764
4765         // Otherwise, this byte is kept.
4766       }
4767
4768       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4769                                ByteValues);
4770     }
4771   }
4772   
4773   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4774   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4775   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4776   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4777   // their ultimate destination.
4778   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4779   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4780   
4781   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4782   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4783   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4784   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4785   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4786   // low part, it must be shifted left.
4787   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4788   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4789     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4790       return true;
4791   } else {
4792     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4793       return true;
4794   }
4795   
4796   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4797   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4798   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4799     return true;
4800   ByteValues[DestByteNo] = V;
4801   return false;
4802 }
4803
4804 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4805 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4806 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4807   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4808   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4809       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4810       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4811     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4812   
4813   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4814   /// defines each byte.
4815   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4816   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4817     
4818   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4819   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4820   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4821     return 0;
4822   
4823   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4824   Value *V = ByteValues[0];
4825   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4826   
4827   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4828   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4829     if (ByteValues[i] != V)
4830       return 0;
4831   const Type *Tys[] = { ITy };
4832   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4833   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4834   return CallInst::Create(F, V);
4835 }
4836
4837 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4838 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4839 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4840 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4841                                          Value *C, Value *D,
4842                                          LLVMContext *Context) {
4843   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4844   Value *Cond = 0;
4845   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
4846     return 0;
4847
4848   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4849   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4850     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4851   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4852     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4853   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4854   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4855     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4856   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4857     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4858   return 0;
4859 }
4860
4861 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4862 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4863                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4864   // (icmp ne A, null) | (icmp ne B, null) -->
4865   //     (icmp ne (ptrtoint(A)|ptrtoint(B)), 0)
4866   if (TD &&
4867       LHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE &&
4868       RHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE &&
4869       isa<ConstantPointerNull>(LHS->getOperand(1)) &&
4870       isa<ConstantPointerNull>(RHS->getOperand(1))) {
4871     const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(I.getContext());
4872     Value *A = Builder->CreatePtrToInt(LHS->getOperand(0), IntPtrTy);
4873     Value *B = Builder->CreatePtrToInt(RHS->getOperand(0), IntPtrTy);
4874     Value *NewOr = Builder->CreateOr(A, B);
4875     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, NewOr,
4876                         Constant::getNullValue(IntPtrTy));
4877   }
4878   
4879   Value *Val, *Val2;
4880   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4881   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4882   
4883   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4884   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4885       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4886     return 0;
4887
4888   
4889   // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
4890   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC &&
4891       LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
4892     Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
4893     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
4894   }
4895   
4896   // From here on, we only handle:
4897   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4898   if (Val != Val2) return 0;
4899   
4900   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4901   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4902       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4903       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4904       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4905     return 0;
4906   
4907   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4908   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4909     return 0;
4910   
4911   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4912   bool ShouldSwap;
4913   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
4914       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4915        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
4916     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4917   else
4918     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4919   
4920   if (ShouldSwap) {
4921     std::swap(LHS, RHS);
4922     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4923     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4924   }
4925   
4926   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4927   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4928   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4929   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4930   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4931   // equal.
4932   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4933
4934   switch (LHSCC) {
4935   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4936   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4937     switch (RHSCC) {
4938     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4939     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4940       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
4941         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4942         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4943         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
4944         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4945         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4946       }
4947       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4948     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4949     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4950       break;
4951     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4952     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4953     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4954       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4955     }
4956     break;
4957   case ICmpInst::ICMP_NE:
4958     switch (RHSCC) {
4959     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4960     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4961     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4962     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4963       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4964     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4965     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4966     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4967       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4968     }
4969     break;
4970   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4971     switch (RHSCC) {
4972     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4973     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4974       break;
4975     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4976       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4977       // this can cause overflow.
4978       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4979         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4980       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
4981                              false, false, I);
4982     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4983       break;
4984     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4985     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4986       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4987     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4988       break;
4989     }
4990     break;
4991   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4992     switch (RHSCC) {
4993     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4994     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4995       break;
4996     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4997       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4998       // this can cause overflow.
4999       if (RHSCst->isMaxValue(true))
5000         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
5001       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
5002                              true, false, I);
5003     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
5004       break;
5005     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
5006     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
5007       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
5008     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
5009       break;
5010     }
5011     break;
5012   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5013     switch (RHSCC) {
5014     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
5015     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
5016     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
5017       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
5018     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
5019       break;
5020     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
5021     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
5022       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5023     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
5024       break;
5025     }
5026     break;
5027   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5028     switch (RHSCC) {
5029     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
5030     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
5031     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
5032       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
5033     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
5034       break;
5035     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
5036     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
5037       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5038     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
5039       break;
5040     }
5041     break;
5042   }
5043   return 0;
5044 }
5045
5046 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
5047                                          FCmpInst *RHS) {
5048   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
5049       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
5050       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
5051     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
5052       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
5053         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
5054         // true.
5055         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
5056           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5057         
5058         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
5059         // rest.
5060         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
5061                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
5062       }
5063     
5064     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
5065     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
5066     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
5067         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
5068       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
5069                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
5070     
5071     return 0;
5072   }
5073   
5074   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
5075   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
5076   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
5077   
5078   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
5079     // Swap RHS operands to match LHS.
5080     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
5081     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
5082   }
5083   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
5084     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
5085     if (Op0CC == Op1CC)
5086       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC,
5087                           Op0LHS, Op0RHS);
5088     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5089       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5090     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5091       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
5092     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5093       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
5094     bool Op0Ordered;
5095     bool Op1Ordered;
5096     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
5097     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
5098     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
5099       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
5100       // or'ed predicates.
5101       Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
5102                                Op0LHS, Op0RHS, Context);
5103       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
5104         return I;
5105       // Otherwise, it's a constant boolean value...
5106       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
5107     }
5108   }
5109   return 0;
5110 }
5111
5112 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
5113 ///
5114 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
5115 ///
5116 /// into:
5117 /// 
5118 ///     (A & C1) | B
5119 ///
5120 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
5121 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
5122                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
5123   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
5124   if (!CI1) return 0;
5125
5126   Value *V1 = 0;
5127   ConstantInt *CI2 = 0;
5128   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
5129
5130   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
5131   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
5132
5133   if (V1 == A || V1 == B) {
5134     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
5135     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
5136   }
5137
5138   return 0;
5139 }
5140
5141 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
5142   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
5143   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5144
5145   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD))
5146     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
5147   
5148   
5149   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5150   // purpose is to compute bits we don't care about.
5151   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
5152     return &I;
5153
5154   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5155     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
5156     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
5157     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
5158         isOnlyUse(Op0)) {
5159       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
5160       Or->takeName(Op0);
5161       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
5162                ConstantInt::get(*Context, RHS->getValue() | C1->getValue()));
5163     }
5164
5165     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
5166     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
5167         isOnlyUse(Op0)) {
5168       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
5169       Or->takeName(Op0);
5170       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
5171                  ConstantInt::get(*Context, C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
5172     }
5173
5174     // Try to fold constant and into select arguments.
5175     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5176       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5177         return R;
5178     if (isa<PHINode>(Op0))
5179       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5180         return NV;
5181   }
5182
5183   Value *A = 0, *B = 0;
5184   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
5185
5186   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
5187   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
5188   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
5189       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
5190       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
5191        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
5192     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
5193       return BSwap;
5194   }
5195   
5196   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
5197   if (Op0->hasOneUse() &&
5198       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
5199       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
5200     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
5201     NOr->takeName(Op0);
5202     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
5203   }
5204
5205   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
5206   if (Op1->hasOneUse() &&
5207       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
5208       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
5209     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
5210     NOr->takeName(Op0);
5211     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
5212   }
5213
5214   // (A & C)|(B & D)
5215   Value *C = 0, *D = 0;
5216   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
5217       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
5218     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
5219     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
5220     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
5221     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
5222       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
5223       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
5224       // replace with V+N.
5225       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
5226         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
5227             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
5228           // Add commutes, try both ways.
5229           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
5230             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5231           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
5232             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5233         }
5234         // Or commutes, try both ways.
5235         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
5236             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
5237           // Add commutes, try both ways.
5238           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
5239             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5240           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
5241             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5242         }
5243       }
5244       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
5245     }
5246     
5247     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
5248     // terms for V1 & (V2|V3).
5249     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
5250       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
5251         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
5252       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
5253         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
5254       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
5255         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
5256       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
5257         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
5258       
5259       if (V1) {
5260         Value *Or = Builder->CreateOr(V2, V3, "tmp");
5261         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
5262       }
5263     }
5264
5265     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
5266     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D, Context))
5267       return Match;
5268     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C, Context))
5269       return Match;
5270     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D, Context))
5271       return Match;
5272     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C, Context))
5273       return Match;
5274
5275     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
5276     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
5277          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
5278       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
5279     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
5280     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
5281          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
5282       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
5283     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
5284     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
5285          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
5286       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5287     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
5288     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
5289          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
5290       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
5291   }
5292   
5293   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
5294   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5295     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5296       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
5297           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
5298           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
5299         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
5300                                          SI0->getName());
5301         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
5302                                       SI1->getOperand(1));
5303       }
5304   }
5305
5306   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
5307   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
5308       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
5309     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
5310     if (Ret) return Ret;
5311   }
5312   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
5313   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
5314       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
5315     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
5316     if (Ret) return Ret;
5317   }
5318
5319   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
5320   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
5321     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
5322       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
5323         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
5324                                         I.getName()+".demorgan");
5325         return BinaryOperator::CreateNot(And);
5326       }
5327
5328   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5329   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
5330     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5331       return R;
5332
5333     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
5334       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
5335         return Res;
5336   }
5337     
5338   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
5339   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5340     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5341       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
5342         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
5343             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
5344           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5345           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
5346               SrcTy->isIntOrIntVector() &&
5347               // Only do this if the casts both really cause code to be
5348               // generated.
5349               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5350                                 I.getType(), TD) &&
5351               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5352                                 I.getType(), TD)) {
5353             Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0C->getOperand(0),
5354                                              Op1C->getOperand(0), I.getName());
5355             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5356           }
5357         }
5358       }
5359   }
5360   
5361     
5362   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
5363   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
5364     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
5365       if (Instruction *Res = FoldOrOfFCmps(I, LHS, RHS))
5366         return Res;
5367   }
5368
5369   return Changed ? &I : 0;
5370 }
5371
5372 namespace {
5373
5374 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
5375 struct XorSelf {
5376   Value *RHS;
5377   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
5378   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
5379   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
5380     return &Xor;
5381   }
5382 };
5383
5384 }
5385
5386 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
5387   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
5388   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5389
5390   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5391     if (isa<UndefValue>(Op0))
5392       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
5393       // idiom (misuse).
5394       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5395     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
5396   }
5397
5398   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
5399   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
5400     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
5401     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5402   }
5403   
5404   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5405   // purpose is to compute bits we don't care about.
5406   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
5407     return &I;
5408   if (isa<VectorType>(I.getType()))
5409     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
5410       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
5411
5412   // Is this a ~ operation?
5413   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
5414     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
5415       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
5416           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5417         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
5418         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
5419         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
5420           Op0I->swapOperands();
5421         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
5422           Value *NotY =
5423             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
5424                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
5425           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
5426             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
5427           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
5428         }
5429         
5430         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
5431         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
5432         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) && 
5433             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
5434           Value *NotX =
5435             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
5436           Value *NotY =
5437             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
5438           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
5439             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
5440           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
5441         }
5442       }
5443     }
5444   }
5445   
5446   
5447   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5448     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse()) {
5449       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
5450       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
5451         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
5452                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
5453
5454       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
5455         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
5456                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
5457     }
5458
5459     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
5460     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5461       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
5462         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
5463           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
5464           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
5465               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, 
5466                                             ConstantInt::getTrue(*Context),
5467                                             Op0C->getDestTy()))) {
5468             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
5469             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
5470           }
5471         }
5472       }
5473     }
5474
5475     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5476       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
5477       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
5478         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
5479           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
5480           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
5481                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5482           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
5483         }
5484           
5485       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5486         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5487           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
5488           if (RHS->isAllOnesValue()) {
5489             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
5490             return BinaryOperator::CreateSub(
5491                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
5492                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
5493                                       Op0I->getOperand(0));
5494           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
5495             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
5496             Constant *C = ConstantInt::get(*Context,
5497                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
5498             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
5499
5500           }
5501         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5502           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
5503           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
5504             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
5505             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
5506             // NewRHS.
5507             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
5508             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
5509                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
5510             Worklist.Add(Op0I);
5511             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
5512             I.setOperand(1, NewRHS);
5513             return &I;
5514           }
5515         }
5516       }
5517     }
5518
5519     // Try to fold constant and into select arguments.
5520     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5521       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5522         return R;
5523     if (isa<PHINode>(Op0))
5524       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5525         return NV;
5526   }
5527
5528   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
5529     if (X == Op1)
5530       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5531
5532   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
5533     if (X == Op0)
5534       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5535
5536   
5537   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
5538   if (Op1I) {
5539     Value *A, *B;
5540     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5541       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
5542         Op1I->swapOperands();
5543         I.swapOperands();
5544         std::swap(Op0, Op1);
5545       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
5546         I.swapOperands();     // Simplified below.
5547         std::swap(Op0, Op1);
5548       }
5549     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
5550       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
5551     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
5552       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
5553     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5554                Op1I->hasOneUse()){
5555       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
5556         Op1I->swapOperands();
5557         std::swap(A, B);
5558       }
5559       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
5560         I.swapOperands();     // Simplified below.
5561         std::swap(Op0, Op1);
5562       }
5563     }
5564   }
5565   
5566   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5567   if (Op0I) {
5568     Value *A, *B;
5569     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5570         Op0I->hasOneUse()) {
5571       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
5572         std::swap(A, B);
5573       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
5574         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
5575     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
5576       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
5577     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
5578       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
5579     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5580                Op0I->hasOneUse()){
5581       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5582         std::swap(A, B);
5583       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5584           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5585         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
5586       }
5587     }
5588   }
5589   
5590   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5591   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5592       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5593       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5594       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5595     Value *NewOp =
5596       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
5597                          Op0I->getName());
5598     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5599                                   Op1I->getOperand(1));
5600   }
5601     
5602   if (Op0I && Op1I) {
5603     Value *A, *B, *C, *D;
5604     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5605     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5606         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5607       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5608         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5609     }
5610     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5611     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5612         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5613       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5614         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5615     }
5616     
5617     // (A & B)^(C & D)
5618     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5619         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5620         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5621       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5622       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5623       if (A == C)
5624         X = A, Y = B, Z = D;
5625       else if (A == D)
5626         X = A, Y = B, Z = C;
5627       else if (B == C)
5628         X = B, Y = A, Z = D;
5629       else if (B == D)
5630         X = B, Y = A, Z = C;
5631       
5632       if (X) {
5633         Value *NewOp = Builder->CreateXor(Y, Z, Op0->getName());
5634         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5635       }
5636     }
5637   }
5638     
5639   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5640   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5641     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5642       return R;
5643
5644   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5645   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5646     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5647       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5648         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5649         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5650             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5651             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5652                               I.getType(), TD) &&
5653             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5654                               I.getType(), TD)) {
5655           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5656                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
5657           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5658         }
5659       }
5660   }
5661
5662   return Changed ? &I : 0;
5663 }
5664
5665 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx,
5666                                    LLVMContext *Context) {
5667   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
5668 }
5669
5670 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
5671                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
5672                            bool IsSigned) {
5673   if (IsSigned)
5674     if (In2->getValue().isNegative())
5675       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5676     else
5677       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5678   else
5679     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5680 }
5681
5682 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5683 /// overflowed for this type.
5684 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
5685                             Constant *In2, LLVMContext *Context,
5686                             bool IsSigned = false) {
5687   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
5688
5689   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
5690     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
5691       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i);
5692       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx, Context),
5693                          ExtractElement(In1, Idx, Context),
5694                          ExtractElement(In2, Idx, Context),
5695                          IsSigned))
5696         return true;
5697     }
5698     return false;
5699   }
5700
5701   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
5702                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
5703                         IsSigned);
5704 }
5705
5706 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
5707                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
5708                            bool IsSigned) {
5709   if (IsSigned)
5710     if (In2->getValue().isNegative())
5711       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5712     else
5713       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5714   else
5715     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5716 }
5717
5718 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5719 /// overflowed for this type.
5720 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
5721                             Constant *In2, LLVMContext *Context,
5722                             bool IsSigned = false) {
5723   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
5724
5725   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
5726     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
5727       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i);
5728       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx, Context),
5729                          ExtractElement(In1, Idx, Context),
5730                          ExtractElement(In2, Idx, Context),
5731                          IsSigned))
5732         return true;
5733     }
5734     return false;
5735   }
5736
5737   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
5738                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
5739                         IsSigned);
5740 }
5741
5742
5743 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5744 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5745 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
5746                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5747                                        Instruction &I) {
5748   // Look through bitcasts.
5749   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5750     RHS = BCI->getOperand(0);
5751
5752   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5753   if (TD && PtrBase == RHS && GEPLHS->isInBounds()) {
5754     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5755     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5756     // know pointers can't overflow since the gep is inbounds.  See if we can
5757     // output an optimized form.
5758     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5759     
5760     // If not, synthesize the offset the hard way.
5761     if (Offset == 0)
5762       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, *this);
5763     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5764                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5765   } else if (GEPOperator *GEPRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
5766     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5767     // compare the base pointer.
5768     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5769       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5770       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5771                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5772       if (IndicesTheSame)
5773         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5774           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5775             IndicesTheSame = false;
5776             break;
5777           }
5778
5779       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5780       if (IndicesTheSame)
5781         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
5782                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5783
5784       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5785       // different, bail out.
5786       return 0;
5787     }
5788
5789     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5790     bool AllZeros = true;
5791     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5792       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5793           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5794         AllZeros = false;
5795         break;
5796       }
5797     if (AllZeros)
5798       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5799                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5800
5801     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5802     AllZeros = true;
5803     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5804       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5805           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5806         AllZeros = false;
5807         break;
5808       }
5809     if (AllZeros)
5810       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5811
5812     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5813       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5814       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5815       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5816       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5817         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5818           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5819                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5820             // Irreconcilable differences.
5821             NumDifferences = 2;
5822             break;
5823           } else {
5824             if (NumDifferences++) break;
5825             DiffOperand = i;
5826           }
5827         }
5828
5829       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5830         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5831                                    ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
5832                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5833
5834       else if (NumDifferences == 1) {
5835         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5836         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5837         // Make sure we do a signed comparison here.
5838         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5839       }
5840     }
5841
5842     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5843     // the result to fold to a constant!
5844     if (TD &&
5845         (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5846         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5847       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5848       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, *this);
5849       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, *this);
5850       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5851     }
5852   }
5853   return 0;
5854 }
5855
5856 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5857 ///
5858 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5859                                                 Instruction *LHSI,
5860                                                 Constant *RHSC) {
5861   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5862   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5863   
5864   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5865   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5866   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5867   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5868   
5869   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5870   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5871   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5872   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
5873   
5874   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5875   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5876   if (LHSUnsigned)
5877     ++InputSize;
5878   
5879   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5880   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5881     return 0;
5882   
5883   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5884   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5885   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5886   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5887   
5888   ICmpInst::Predicate Pred;
5889   switch (I.getPredicate()) {
5890   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
5891   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5892   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5893     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5894     break;
5895   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5896   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5897     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5898     break;
5899   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5900   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5901     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5902     break;
5903   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5904   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5905     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5906     break;
5907   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5908   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5909     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5910     break;
5911   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5912   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5913     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5914     break;
5915   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5916     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5917   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5918     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5919   }
5920   
5921   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5922   
5923   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5924   
5925   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5926   // comparing an i8 to 300.0.
5927   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
5928   
5929   if (!LHSUnsigned) {
5930     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5931     // and large values.
5932     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5933     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5934                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5935     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5936       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5937           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5938         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5939       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5940     }
5941   } else {
5942     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5943     // +INF and large values.
5944     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5945     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5946                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5947     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5948       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5949           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5950         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5951       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5952     }
5953   }
5954   
5955   if (!LHSUnsigned) {
5956     // See if the RHS value is < SignedMin.
5957     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5958     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5959                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5960     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5961       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5962           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5963         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5964       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5965     }
5966   }
5967
5968   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5969   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5970   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5971   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5972   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
5973     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
5974     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5975   if (!RHS.isZero()) {
5976     bool Equal = LHSUnsigned
5977       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
5978       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
5979     if (!Equal) {
5980       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
5981       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
5982       // zero at this point.
5983       switch (Pred) {
5984       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
5985       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5986         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5987       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5988         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5989       case ICmpInst::ICMP_ULE:
5990         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5991         // (float)int <= -4.4  --> false
5992         if (RHS.isNegative())
5993           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5994         break;
5995       case ICmpInst::ICMP_SLE:
5996         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5997         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5998         if (RHS.isNegative())
5999           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
6000         break;
6001       case ICmpInst::ICMP_ULT:
6002         // (float)int < -4.4   --> false
6003         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
6004         if (RHS.isNegative())
6005           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6006         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
6007         break;
6008       case ICmpInst::ICMP_SLT:
6009         // (float)int < -4.4   --> int < -4
6010         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
6011         if (!RHS.isNegative())
6012           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
6013         break;
6014       case ICmpInst::ICMP_UGT:
6015         // (float)int > 4.4    --> int > 4
6016         // (float)int > -4.4   --> true
6017         if (RHS.isNegative())
6018           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6019         break;
6020       case ICmpInst::ICMP_SGT:
6021         // (float)int > 4.4    --> int > 4
6022         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
6023         if (RHS.isNegative())
6024           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
6025         break;
6026       case ICmpInst::ICMP_UGE:
6027         // (float)int >= -4.4   --> true
6028         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
6029         if (!RHS.isNegative())
6030           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6031         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
6032         break;
6033       case ICmpInst::ICMP_SGE:
6034         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
6035         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
6036         if (!RHS.isNegative())
6037           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
6038         break;
6039       }
6040     }
6041   }
6042
6043   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
6044   // comparison.
6045   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
6046 }
6047
6048 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
6049   bool Changed = false;
6050   
6051   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
6052   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
6053   /// before binary operators.
6054   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
6055     I.swapOperands();
6056     Changed = true;
6057   }
6058
6059   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6060   
6061   if (Value *V = SimplifyFCmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
6062     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
6063
6064   // Simplify 'fcmp pred X, X'
6065   if (Op0 == Op1) {
6066     switch (I.getPredicate()) {
6067     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
6068     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
6069     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
6070     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
6071     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
6072       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
6073       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
6074       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6075       return &I;
6076       
6077     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
6078     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
6079     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
6080     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
6081       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
6082       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
6083       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6084       return &I;
6085     }
6086   }
6087     
6088   // Handle fcmp with constant RHS
6089   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6090     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6091       switch (LHSI->getOpcode()) {
6092       case Instruction::PHI:
6093         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
6094         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
6095         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
6096         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
6097           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
6098             return NV;
6099         break;
6100       case Instruction::SIToFP:
6101       case Instruction::UIToFP:
6102         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
6103           return NV;
6104         break;
6105       case Instruction::Select:
6106         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6107         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6108         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6109         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6110         if (LHSI->hasOneUse()) {
6111           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6112             // Fold the known value into the constant operand.
6113             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
6114             // Insert a new FCmp of the other select operand.
6115             Op2 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(),
6116                                       LHSI->getOperand(2), RHSC, I.getName());
6117           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6118             // Fold the known value into the constant operand.
6119             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
6120             // Insert a new FCmp of the other select operand.
6121             Op1 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
6122                                       RHSC, I.getName());
6123           }
6124         }
6125
6126         if (Op1)
6127           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6128         break;
6129       }
6130   }
6131
6132   return Changed ? &I : 0;
6133 }
6134
6135 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
6136   bool Changed = false;
6137   
6138   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
6139   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
6140   /// before binary operators.
6141   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
6142     I.swapOperands();
6143     Changed = true;
6144   }
6145   
6146   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6147   
6148   if (Value *V = SimplifyICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
6149     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
6150   
6151   const Type *Ty = Op0->getType();
6152
6153   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
6154   if (Ty == Type::getInt1Ty(*Context)) {
6155     switch (I.getPredicate()) {
6156     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
6157     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
6158       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
6159       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
6160     }
6161     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
6162       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
6163
6164     case ICmpInst::ICMP_UGT:
6165       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
6166       // FALL THROUGH
6167     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
6168       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
6169       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
6170     }
6171     case ICmpInst::ICMP_SGT:
6172       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
6173       // FALL THROUGH
6174     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
6175       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
6176       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
6177     }
6178     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6179       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
6180       // FALL THROUGH
6181     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
6182       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
6183       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
6184     }
6185     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6186       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
6187       // FALL THROUGH
6188     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
6189       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
6190       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
6191     }
6192     }
6193   }
6194
6195   unsigned BitWidth = 0;
6196   if (TD)
6197     BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
6198   else if (Ty->isIntOrIntVector())
6199     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
6200
6201   bool isSignBit = false;
6202
6203   // See if we are doing a comparison with a constant.
6204   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6205     Value *A = 0, *B = 0;
6206     
6207     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
6208     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
6209         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6210       // (icmp cond A B) if cond is equality
6211       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6212     }
6213     
6214     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
6215     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
6216     // them being folded in the code below.  The SimplifyICmpInst code has
6217     // already handled the edge cases for us, so we just assert on them.
6218     switch (I.getPredicate()) {
6219     default: break;
6220     case ICmpInst::ICMP_ULE:
6221       assert(!CI->isMaxValue(false));                 // A <=u MAX -> TRUE
6222       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
6223                           AddOne(CI));
6224     case ICmpInst::ICMP_SLE:
6225       assert(!CI->isMaxValue(true));                  // A <=s MAX -> TRUE
6226       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
6227                           AddOne(CI));
6228     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6229       assert(!CI->isMinValue(false));                  // A >=u MIN -> TRUE
6230       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
6231                           SubOne(CI));
6232     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6233       assert(!CI->isMinValue(true));                   // A >=s MIN -> TRUE
6234       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
6235                           SubOne(CI));
6236     }
6237     
6238     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
6239     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
6240     bool UnusedBit;
6241     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
6242   }
6243
6244   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
6245   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
6246   if (BitWidth != 0) {
6247     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
6248     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
6249
6250     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
6251                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
6252                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
6253                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
6254       return &I;
6255     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
6256                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
6257                              Op1KnownZero, Op1KnownOne, 0))
6258       return &I;
6259
6260     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
6261     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
6262     // EQ and NE we use unsigned values.
6263     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
6264     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
6265     if (I.isSigned()) {
6266       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
6267                                              Op0Min, Op0Max);
6268       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
6269                                              Op1Min, Op1Max);
6270     } else {
6271       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
6272                                                Op0Min, Op0Max);
6273       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
6274                                                Op1Min, Op1Max);
6275     }
6276
6277     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
6278     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
6279     // that code below can assume that Min != Max.
6280     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
6281       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
6282                           ConstantInt::get(*Context, Op0Min), Op1);
6283     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
6284       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
6285                           ConstantInt::get(*Context, Op1Min));
6286
6287     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
6288     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
6289     switch (I.getPredicate()) {
6290     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
6291     case ICmpInst::ICMP_EQ:
6292       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
6293         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6294       break;
6295     case ICmpInst::ICMP_NE:
6296       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
6297         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6298       break;
6299     case ICmpInst::ICMP_ULT:
6300       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
6301         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6302       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
6303         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6304       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
6305         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6306       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6307         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
6308           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6309                               SubOne(CI));
6310
6311         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
6312         if (CI->isMinValue(true))
6313           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
6314                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
6315       }
6316       break;
6317     case ICmpInst::ICMP_UGT:
6318       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
6319         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6320       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
6321         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6322
6323       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
6324         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6325       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6326         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
6327           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6328                               AddOne(CI));
6329
6330         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
6331         if (CI->isMaxValue(true))
6332           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
6333                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6334       }
6335       break;
6336     case ICmpInst::ICMP_SLT:
6337       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
6338         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6339       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
6340         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6341       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
6342         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6343       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6344         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
6345           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6346                               SubOne(CI));
6347       }
6348       break;
6349     case ICmpInst::ICMP_SGT:
6350       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
6351         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6352       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
6353         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6354
6355       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
6356         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6357       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6358         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
6359           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6360                               AddOne(CI));
6361       }
6362       break;
6363     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6364       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
6365       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
6366         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6367       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
6368         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6369       break;
6370     case ICmpInst::ICMP_SLE:
6371       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
6372       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
6373         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6374       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
6375         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6376       break;
6377     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6378       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
6379       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
6380         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6381       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
6382         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6383       break;
6384     case ICmpInst::ICMP_ULE:
6385       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
6386       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
6387         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6388       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
6389         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6390       break;
6391     }
6392
6393     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
6394     // are known to have the same sign.
6395     if (I.isSigned() &&
6396         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
6397          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
6398       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
6399   }
6400
6401   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
6402   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
6403   // any other folding. This helps out other analyses which understand
6404   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
6405   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
6406   // operands has at least one user besides the compare (the select),
6407   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
6408   if (I.hasOneUse())
6409     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
6410       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
6411           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
6412         return 0;
6413
6414   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
6415   // can be folded into the comparison.
6416   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6417     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
6418     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
6419     // instruction can be folded into the icmp 
6420     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6421       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
6422         return Res;
6423   }
6424
6425   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
6426   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6427     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6428       switch (LHSI->getOpcode()) {
6429       case Instruction::GetElementPtr:
6430         if (RHSC->isNullValue()) {
6431           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
6432           bool isAllZeros = true;
6433           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
6434             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
6435                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
6436               isAllZeros = false;
6437               break;
6438             }
6439           if (isAllZeros)
6440             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6441                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
6442         }
6443         break;
6444
6445       case Instruction::PHI:
6446         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
6447         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
6448         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
6449         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
6450           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
6451             return NV;
6452         break;
6453       case Instruction::Select: {
6454         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6455         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6456         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6457         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6458         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1)))
6459           Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6460         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2)))
6461           Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6462
6463         // We only want to perform this transformation if it will not lead to
6464         // additional code. This is true if either both sides of the select
6465         // fold to a constant (in which case the icmp is replaced with a select
6466         // which will usually simplify) or this is the only user of the
6467         // select (in which case we are trading a select+icmp for a simpler
6468         // select+icmp).
6469         if ((Op1 && Op2) || (LHSI->hasOneUse() && (Op1 || Op2))) {
6470           if (!Op1)
6471             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
6472                                       RHSC, I.getName());
6473           if (!Op2)
6474             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
6475                                       RHSC, I.getName());
6476           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6477         }
6478         break;
6479       }
6480       case Instruction::Call:
6481         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6482         // can assume it is successful and remove the malloc.
6483         if (isMalloc(LHSI) && LHSI->hasOneUse() &&
6484             isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6485           // Need to explicitly erase malloc call here, instead of adding it to
6486           // Worklist, because it won't get DCE'd from the Worklist since
6487           // isInstructionTriviallyDead() returns false for function calls.
6488           // It is OK to replace LHSI/MallocCall with Undef because the 
6489           // instruction that uses it will be erased via Worklist.
6490           if (extractMallocCall(LHSI)) {
6491             LHSI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LHSI->getType()));
6492             EraseInstFromFunction(*LHSI);
6493             return ReplaceInstUsesWith(I,
6494                                      ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
6495                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
6496           }
6497           if (CallInst* MallocCall = extractMallocCallFromBitCast(LHSI))
6498             if (MallocCall->hasOneUse()) {
6499               MallocCall->replaceAllUsesWith(
6500                                         UndefValue::get(MallocCall->getType()));
6501               EraseInstFromFunction(*MallocCall);
6502               Worklist.Add(LHSI); // The malloc's bitcast use.
6503               return ReplaceInstUsesWith(I,
6504                                      ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
6505                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
6506             }
6507         }
6508         break;
6509       }
6510   }
6511
6512   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6513   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
6514     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6515       return NI;
6516   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
6517     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6518                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6519       return NI;
6520
6521   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6522   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6523   // now.
6524   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6525     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6526         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6527       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6528       // operand, where it can often be eliminated completely.
6529       Op0 = CI->getOperand(0);
6530
6531       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6532       // so eliminate it as well.
6533       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6534         Op1 = CI2->getOperand(0);
6535
6536       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6537       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6538         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6539           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6540         } else {
6541           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6542           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
6543         }
6544       }
6545       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6546     }
6547   }
6548   
6549   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6550     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6551     // This comes up when you have code like
6552     //   int X = A < B;
6553     //   if (X) ...
6554     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6555     // with a constant or another cast from the same type.
6556     if (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6557       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6558         return R;
6559   }
6560   
6561   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6562   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6563     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6564       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6565           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1)) {
6566         switch (Op0I->getOpcode()) {
6567         default: break;
6568         case Instruction::Add:
6569         case Instruction::Sub:
6570         case Instruction::Xor:
6571           if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6572             return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6573                                 Op1I->getOperand(0));
6574           // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
6575           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6576             if (CI->getValue().isSignBit()) {
6577               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
6578                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6579                                              : I.getSignedPredicate();
6580               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6581                                   Op1I->getOperand(0));
6582             }
6583             
6584             if (CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
6585               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
6586                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6587                                              : I.getSignedPredicate();
6588               Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
6589               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6590                                   Op1I->getOperand(0));
6591             }
6592           }
6593           break;
6594         case Instruction::Mul:
6595           if (!I.isEquality())
6596             break;
6597
6598           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6599             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6600             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6601             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6602               const APInt &AP = CI->getValue();
6603               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(*Context, 
6604                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6605                                                            AP.getBitWidth() -
6606                                                       AP.countTrailingZeros()));
6607               Value *And1 = Builder->CreateAnd(Op0I->getOperand(0), Mask);
6608               Value *And2 = Builder->CreateAnd(Op1I->getOperand(0), Mask);
6609               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6610             }
6611           }
6612           break;
6613         }
6614       }
6615     }
6616   }
6617   
6618   // ~x < ~y --> y < x
6619   { Value *A, *B;
6620     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6621         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6622       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6623   }
6624   
6625   if (I.isEquality()) {
6626     Value *A, *B, *C, *D;
6627     
6628     // -x == -y --> x == y
6629     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6630         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6631       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6632     
6633     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6634       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6635         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6636         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6637                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6638       }
6639
6640       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6641         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6642         ConstantInt *C1, *C2;
6643         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6644             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6645           Constant *NC = 
6646                    ConstantInt::get(*Context, C1->getValue() ^ C2->getValue());
6647           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC, "tmp");
6648           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
6649         }
6650         
6651         // A^B == A^D -> B == D
6652         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6653         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6654         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6655         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6656       }
6657     }
6658     
6659     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6660         (A == Op0 || B == Op0)) {
6661       // A == (A^B)  ->  B == 0
6662       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6663       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6664                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6665     }
6666
6667     // (A-B) == A  ->  B == 0
6668     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6669       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6670                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6671
6672     // A == (A-B)  ->  B == 0
6673     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6674       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6675                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6676     
6677     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6678     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6679         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6680         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6681       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6682       
6683       if (A == C) {
6684         X = B; Y = D; Z = A;
6685       } else if (A == D) {
6686         X = B; Y = C; Z = A;
6687       } else if (B == C) {
6688         X = A; Y = D; Z = B;
6689       } else if (B == D) {
6690         X = A; Y = C; Z = B;
6691       }
6692       
6693       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6694         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y, "tmp");
6695         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z, "tmp");
6696         I.setOperand(0, Op1);
6697         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6698         return &I;
6699       }
6700     }
6701   }
6702   
6703   {
6704     Value *X; ConstantInt *Cst;
6705     // icmp X+Cst, X
6706     if (match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op1 == X)
6707       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getPredicate(), Op0);
6708
6709     // icmp X, X+Cst
6710     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op0 == X)
6711       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getSwappedPredicate(), Op1);
6712   }
6713   return Changed ? &I : 0;
6714 }
6715
6716 /// FoldICmpAddOpCst - Fold "icmp pred (X+CI), X".
6717 Instruction *InstCombiner::FoldICmpAddOpCst(ICmpInst &ICI,
6718                                             Value *X, ConstantInt *CI,
6719                                             ICmpInst::Predicate Pred,
6720                                             Value *TheAdd) {
6721   // If we have X+0, exit early (simplifying logic below) and let it get folded
6722   // elsewhere.   icmp X+0, X  -> icmp X, X
6723   if (CI->isZero()) {
6724     bool isTrue = ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred);
6725     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(ICI.getType(), isTrue));
6726   }
6727   
6728   // (X+4) == X -> false.
6729   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
6730     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(X->getContext()));
6731
6732   // (X+4) != X -> true.
6733   if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
6734     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(X->getContext()));
6735
6736   // If this is an instruction (as opposed to constantexpr) get NUW/NSW info.
6737   bool isNUW = false, isNSW = false;
6738   if (BinaryOperator *Add = dyn_cast<BinaryOperator>(TheAdd)) {
6739     isNUW = Add->hasNoUnsignedWrap();
6740     isNSW = Add->hasNoSignedWrap();
6741   }      
6742   
6743   // From this point on, we know that (X+C <= X) --> (X+C < X) because C != 0,
6744   // so the values can never be equal.  Similiarly for all other "or equals"
6745   // operators.
6746   
6747   // (X+1) <u X        --> X >u (MAXUINT-1)        --> X != 255
6748   // (X+2) <u X        --> X >u (MAXUINT-2)        --> X > 253
6749   // (X+MAXUINT) <u X  --> X >u (MAXUINT-MAXUINT)  --> X != 0
6750   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULE) {
6751     // If this is an NUW add, then this is always false.
6752     if (isNUW)
6753       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(X->getContext())); 
6754     
6755     Value *R = ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(CI->getType(), -1ULL), CI);
6756     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, X, R);
6757   }
6758   
6759   // (X+1) >u X        --> X <u (0-1)        --> X != 255
6760   // (X+2) >u X        --> X <u (0-2)        --> X <u 254
6761   // (X+MAXUINT) >u X  --> X <u (0-MAXUINT)  --> X <u 1  --> X == 0
6762   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGE) {
6763     // If this is an NUW add, then this is always true.
6764     if (isNUW)
6765       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(X->getContext())); 
6766     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, X, ConstantExpr::getNeg(CI));
6767   }
6768   
6769   unsigned BitWidth = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6770   ConstantInt *SMax = ConstantInt::get(X->getContext(),
6771                                        APInt::getSignedMaxValue(BitWidth));
6772
6773   // (X+ 1) <s X       --> X >s (MAXSINT-1)          --> X == 127
6774   // (X+ 2) <s X       --> X >s (MAXSINT-2)          --> X >s 125
6775   // (X+MAXSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MAXSINT)    --> X >s 0
6776   // (X+MINSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MINSINT)    --> X >s -1
6777   // (X+ -2) <s X      --> X >s (MAXSINT- -2)        --> X >s 126
6778   // (X+ -1) <s X      --> X >s (MAXSINT- -1)        --> X != 127
6779   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE) {
6780     // If this is an NSW add, then we have two cases: if the constant is
6781     // positive, then this is always false, if negative, this is always true.
6782     if (isNSW) {
6783       bool isTrue = CI->getValue().isNegative();
6784       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(ICI.getType(), isTrue));
6785     }
6786     
6787     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, CI));
6788   }
6789   
6790   // (X+ 1) >s X       --> X <s (MAXSINT-(1-1))       --> X != 127
6791   // (X+ 2) >s X       --> X <s (MAXSINT-(2-1))       --> X <s 126
6792   // (X+MAXSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MAXSINT-1)) --> X <s 1
6793   // (X+MINSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MINSINT-1)) --> X <s -2
6794   // (X+ -2) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-2-1))      --> X <s -126
6795   // (X+ -1) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-1-1))      --> X == -128
6796   
6797   // If this is an NSW add, then we have two cases: if the constant is
6798   // positive, then this is always true, if negative, this is always false.
6799   if (isNSW) {
6800     bool isTrue = !CI->getValue().isNegative();
6801     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(ICI.getType(), isTrue));
6802   }
6803   
6804   assert(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE);
6805   Constant *C = ConstantInt::get(X->getContext(), CI->getValue()-1);
6806   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, C));
6807 }
6808
6809 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6810 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6811 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6812                                           ConstantInt *DivRHS) {
6813   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6814   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6815   
6816   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6817   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6818   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6819   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6820   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6821   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6822   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6823   // if it finds it. 
6824   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6825   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSigned())
6826     return 0;
6827   if (DivRHS->isZero())
6828     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6829   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6830     return 0; // The overflow computation also screws up here
6831   if (DivRHS->isOne())
6832     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6833               // with INT_MIN.
6834
6835   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6836   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6837   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6838   // instead of computing a divide. 
6839   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
6840
6841   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6842   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6843   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6844   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6845                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6846
6847   // Get the ICmp opcode
6848   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6849
6850   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6851   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6852   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6853   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6854   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6855   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6856   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6857   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6858   Constant *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6859   
6860   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6861     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6862     LoBound = Prod;
6863     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6864     if (!HiOverflow)
6865       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, Context, false);
6866   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6867     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6868       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6869       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6870       HiBound = DivRHS;
6871     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6872       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6873       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6874       if (!HiOverflow)
6875         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, Context, true);
6876     } else {                       // (X / pos) op neg
6877       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6878       HiBound = AddOne(Prod);
6879       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6880       if (!LoOverflow) {
6881         ConstantInt* DivNeg =
6882                          cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6883         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, Context,
6884                                      true) ? -1 : 0;
6885        }
6886     }
6887   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6888     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6889       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6890       LoBound = AddOne(DivRHS);
6891       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6892       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6893         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6894         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6895       }
6896     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6897       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6898       HiBound = AddOne(Prod);
6899       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6900       if (!LoOverflow)
6901         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound,
6902                                      DivRHS, Context, true) ? -1 : 0;
6903     } else {                       // (X / neg) op neg
6904       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6905       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6906       if (!HiOverflow)
6907         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, Context, true);
6908     }
6909     
6910     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6911     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6912   }
6913
6914   Value *X = DivI->getOperand(0);
6915   switch (Pred) {
6916   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
6917   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6918     if (LoOverflow && HiOverflow)
6919       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6920     else if (HiOverflow)
6921       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
6922                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6923     else if (LoOverflow)
6924       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
6925                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6926     else
6927       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6928   case ICmpInst::ICMP_NE:
6929     if (LoOverflow && HiOverflow)
6930       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6931     else if (HiOverflow)
6932       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
6933                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6934     else if (LoOverflow)
6935       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
6936                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6937     else
6938       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6939   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6940   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6941     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6942       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6943     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6944       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6945     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6946   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6947   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6948     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6949       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6950     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6951       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6952     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6953       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6954     else
6955       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6956   }
6957 }
6958
6959
6960 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6961 ///
6962 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6963                                                           Instruction *LHSI,
6964                                                           ConstantInt *RHS) {
6965   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6966   
6967   switch (LHSI->getOpcode()) {
6968   case Instruction::Trunc:
6969     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
6970       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
6971       // of the high bits truncated out of x are known.
6972       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
6973              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6974       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
6975       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
6976       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
6977       
6978       // If all the high bits are known, we can do this xform.
6979       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
6980         // Pull in the high bits from known-ones set.
6981         APInt NewRHS(RHS->getValue());
6982         NewRHS.zext(SrcBits);
6983         NewRHS |= KnownOne;
6984         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6985                             ConstantInt::get(*Context, NewRHS));
6986       }
6987     }
6988     break;
6989       
6990   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6991     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6992       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6993       // fold the xor.
6994       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6995           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6996         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6997         
6998         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6999         // the operation, just stop using the Xor.
7000         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
7001           ICI.setOperand(0, CompareVal);
7002           Worklist.Add(LHSI);
7003           return &ICI;
7004         }
7005         
7006         // Was the old condition true if the operand is positive?
7007         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
7008         
7009         // If so, the new one isn't.
7010         isTrueIfPositive ^= true;
7011         
7012         if (isTrueIfPositive)
7013           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
7014                               SubOne(RHS));
7015         else
7016           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
7017                               AddOne(RHS));
7018       }
7019
7020       if (LHSI->hasOneUse()) {
7021         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
7022         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
7023           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
7024           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
7025                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
7026                                          : ICI.getSignedPredicate();
7027           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
7028                               ConstantInt::get(*Context, RHSV ^ SignBit));
7029         }
7030
7031         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
7032         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isMaxSignedValue()) {
7033           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
7034           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
7035                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
7036                                          : ICI.getSignedPredicate();
7037           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
7038           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
7039                               ConstantInt::get(*Context, RHSV ^ NotSignBit));
7040         }
7041       }
7042     }
7043     break;
7044   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
7045     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
7046         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7047       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
7048       
7049       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
7050       // and/compare to be the input width without changing the value
7051       // produced, eliminating a cast.
7052       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
7053         // We can do this transformation if either the AND constant does not
7054         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
7055         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
7056         // bit would not work.
7057         if (Cast->hasOneUse() &&
7058             (ICI.isEquality() ||
7059              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
7060           uint32_t BitWidth = 
7061             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
7062           APInt NewCST = AndCST->getValue();
7063           NewCST.zext(BitWidth);
7064           APInt NewCI = RHSV;
7065           NewCI.zext(BitWidth);
7066           Value *NewAnd = 
7067             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
7068                            ConstantInt::get(*Context, NewCST), LHSI->getName());
7069           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
7070                               ConstantInt::get(*Context, NewCI));
7071         }
7072       }
7073       
7074       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
7075       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
7076       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
7077       // access.
7078       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
7079       if (Shift && !Shift->isShift())
7080         Shift = 0;
7081       
7082       ConstantInt *ShAmt;
7083       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
7084       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
7085       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
7086       
7087       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
7088       // into the mask.  This can only happen with signed shift
7089       // rights, as they sign-extend.
7090       if (ShAmt) {
7091         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
7092         if (!CanFold) {
7093           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
7094           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
7095           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7096           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
7097           
7098           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
7099           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
7100                AndCST->getValue()) == 0)
7101             CanFold = true;
7102         }
7103         
7104         if (CanFold) {
7105           Constant *NewCst;
7106           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
7107             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
7108           else
7109             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
7110           
7111           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
7112           // compared.
7113           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(),
7114                                        NewCst, ShAmt) != RHS) {
7115             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
7116             // As a special case, check to see if this means that the
7117             // result is always true or false now.
7118             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7119               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
7120             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7121               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
7122           } else {
7123             ICI.setOperand(1, NewCst);
7124             Constant *NewAndCST;
7125             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
7126               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
7127             else
7128               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
7129             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
7130             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
7131             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
7132             return &ICI;
7133           }
7134         }
7135       }
7136       
7137       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
7138       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
7139       // of a loop if Y is invariant and X is not.
7140       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
7141           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
7142           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
7143         // Compute C << Y.
7144         Value *NS;
7145         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
7146           NS = Builder->CreateShl(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
7147         } else {
7148           // Insert a logical shift.
7149           NS = Builder->CreateLShr(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
7150         }
7151         
7152         // Compute X & (C << Y).
7153         Value *NewAnd = 
7154           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
7155         
7156         ICI.setOperand(0, NewAnd);
7157         return &ICI;
7158       }
7159     }
7160     break;
7161     
7162   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
7163     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
7164     if (!ShAmt) break;
7165     
7166     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
7167     
7168     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
7169     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
7170     // simplified.
7171     if (ShAmt->uge(TypeBits))
7172       break;
7173     
7174     if (ICI.isEquality()) {
7175       // If we are comparing against bits always shifted out, the
7176       // comparison cannot succeed.
7177       Constant *Comp =
7178         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
7179                                                                  ShAmt);
7180       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
7181         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7182         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), IsICMP_NE);
7183         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
7184       }
7185       
7186       if (LHSI->hasOneUse()) {
7187         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
7188         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
7189         Constant *Mask =
7190           ConstantInt::get(*Context, APInt::getLowBitsSet(TypeBits, 
7191                                                        TypeBits-ShAmtVal));
7192         
7193         Value *And =
7194           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
7195         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
7196                             ConstantInt::get(*Context, RHSV.lshr(ShAmtVal)));
7197       }
7198     }
7199     
7200     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
7201     bool TrueIfSigned = false;
7202     if (LHSI->hasOneUse() &&
7203         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
7204       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
7205       Constant *Mask = ConstantInt::get(*Context, APInt(TypeBits, 1) <<
7206                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
7207       Value *And =
7208         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
7209       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
7210                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
7211     }
7212     break;
7213   }
7214     
7215   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
7216   case Instruction::AShr: {
7217     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
7218     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
7219     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
7220
7221     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
7222     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
7223     // simplified.
7224     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
7225     if (ShAmt->uge(TypeBits))
7226       break;
7227     
7228     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
7229       
7230     // If we are comparing against bits always shifted out, the
7231     // comparison cannot succeed.
7232     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
7233     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
7234       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
7235     else
7236       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
7237     
7238     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
7239       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7240       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), IsICMP_NE);
7241       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
7242     }
7243     
7244     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
7245     // If so, we can compare against the unshifted value:
7246     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
7247     if (LHSI->hasOneUse() &&
7248         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
7249                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
7250       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
7251                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
7252     }
7253       
7254     if (LHSI->hasOneUse()) {
7255       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
7256       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
7257       Constant *Mask = ConstantInt::get(*Context, Val);
7258       
7259       Value *And = Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
7260                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
7261       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
7262                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
7263     }
7264     break;
7265   }
7266     
7267   case Instruction::SDiv:
7268   case Instruction::UDiv:
7269     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
7270     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
7271     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
7272     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
7273     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
7274     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
7275     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
7276       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
7277                                           DivRHS))
7278         return R;
7279     break;
7280
7281   case Instruction::Add:
7282     // Fold: icmp pred (add X, C1), C2
7283     if (!ICI.isEquality()) {
7284       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
7285       if (!LHSC) break;
7286       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
7287
7288       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
7289                             .subtract(LHSV);
7290
7291       if (ICI.isSigned()) {
7292         if (CR.getLower().isSignBit()) {
7293           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
7294                               ConstantInt::get(*Context, CR.getUpper()));
7295         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
7296           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
7297                               ConstantInt::get(*Context, CR.getLower()));
7298         }
7299       } else {
7300         if (CR.getLower().isMinValue()) {
7301           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
7302                               ConstantInt::get(*Context, CR.getUpper()));
7303         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
7304           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
7305                               ConstantInt::get(*Context, CR.getLower()));
7306         }
7307       }
7308     }
7309     break;
7310   }
7311   
7312   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
7313   if (ICI.isEquality()) {
7314     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7315     
7316     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
7317     // the second operand is a constant, simplify a bit.
7318     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
7319       switch (BO->getOpcode()) {
7320       case Instruction::SRem:
7321         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
7322         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
7323           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
7324           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
7325             Value *NewRem =
7326               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
7327                                   BO->getName());
7328             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
7329                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
7330           }
7331         }
7332         break;
7333       case Instruction::Add:
7334         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
7335         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
7336           if (BO->hasOneUse())
7337             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
7338                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
7339         } else if (RHSV == 0) {
7340           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
7341           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
7342           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
7343           
7344           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
7345             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
7346           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
7347             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
7348           else if (BO->hasOneUse()) {
7349             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
7350             Neg->takeName(BO);
7351             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
7352           }
7353         }
7354         break;
7355       case Instruction::Xor:
7356         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
7357         // the explicit xor.
7358         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7359           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
7360                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
7361         
7362         // FALLTHROUGH
7363       case Instruction::Sub:
7364         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
7365         if (RHSV == 0)
7366           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
7367                               BO->getOperand(1));
7368         break;
7369         
7370       case Instruction::Or:
7371         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
7372         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
7373         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
7374           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
7375           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
7376             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
7377                                        ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), 
7378                                        isICMP_NE));
7379         }
7380         break;
7381         
7382       case Instruction::And:
7383         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
7384           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
7385           // comparison can never succeed!
7386           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
7387             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
7388                                        ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
7389                                        isICMP_NE));
7390           
7391           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
7392           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
7393             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
7394                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
7395                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
7396           
7397           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
7398           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
7399             Value *X = BO->getOperand(0);
7400             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
7401             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
7402               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
7403             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
7404           }
7405           
7406           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
7407           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
7408             Value *X = BO->getOperand(0);
7409             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
7410             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
7411               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
7412             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
7413           }
7414         }
7415       default: break;
7416       }
7417     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
7418       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
7419       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
7420         Worklist.Add(II);
7421         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
7422         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(*Context, RHSV.byteSwap()));
7423         return &ICI;
7424       }
7425     }
7426   }
7427   return 0;
7428 }
7429
7430 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
7431 /// We only handle extending casts so far.
7432 ///
7433 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
7434   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
7435   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
7436   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
7437   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
7438   Value *RHSCIOp;
7439
7440   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
7441   // integer type is the same size as the pointer type.
7442   if (TD && LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
7443       TD->getPointerSizeInBits() ==
7444          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
7445     Value *RHSOp = 0;
7446     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
7447       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
7448     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
7449       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
7450       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
7451       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
7452         RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
7453     }
7454
7455     if (RHSOp)
7456       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
7457   }
7458   
7459   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
7460   // Enforce this.
7461   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
7462       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
7463     return 0;
7464
7465   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
7466   bool isSignedCmp = ICI.isSigned();
7467
7468   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
7469     // Not an extension from the same type?
7470     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
7471     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
7472       return 0;
7473     
7474     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
7475     // and the other is a zext), then we can't handle this.
7476     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
7477       return 0;
7478
7479     // Deal with equality cases early.
7480     if (ICI.isEquality())
7481       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7482
7483     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
7484     // signed comparison.
7485     if (isSignedCmp && isSignedExt)
7486       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7487
7488     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
7489     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7490   }
7491
7492   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
7493   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
7494   if (!CI)
7495     return 0;
7496
7497   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
7498   // reextended to DestTy.
7499   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
7500   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
7501                                                 Res1, DestTy);
7502
7503   // If the re-extended constant didn't change...
7504   if (Res2 == CI) {
7505     // Deal with equality cases early.
7506     if (ICI.isEquality())
7507       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
7508
7509     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
7510     // signed comparison.
7511     if (isSignedExt && isSignedCmp)
7512       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
7513
7514     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
7515     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, Res1);
7516   }
7517
7518   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
7519   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
7520
7521   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
7522   // point so handle the ICI.isEquality() cases
7523   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7524     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
7525   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7526     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
7527
7528   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
7529   // should have been folded away previously and not enter in here.
7530   Value *Result;
7531   if (isSignedCmp) {
7532     // We're performing a signed comparison.
7533     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
7534       Result = ConstantInt::getFalse(*Context);          // X < (small) --> false
7535     else
7536       Result = ConstantInt::getTrue(*Context);           // X < (large) --> true
7537   } else {
7538     // We're performing an unsigned comparison.
7539     if (isSignedExt) {
7540       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
7541       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
7542       Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
7543       Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
7544     } else {
7545       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
7546       Result = ConstantInt::getTrue(*Context);
7547     }
7548   }
7549
7550   // Finally, return the value computed.
7551   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
7552       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
7553     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
7554
7555   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
7556           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
7557          "ICmp should be folded!");
7558   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
7559     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
7560   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
7561 }
7562
7563 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
7564   return commonShiftTransforms(I);
7565 }
7566
7567 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
7568   return commonShiftTransforms(I);
7569 }
7570
7571 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
7572   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
7573     return R;
7574   
7575   Value *Op0 = I.getOperand(0);
7576   
7577   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
7578   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
7579     if (CSI->isAllOnesValue())
7580       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
7581
7582   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
7583   if (MaskedValueIsZero(Op0,
7584                         APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
7585     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
7586
7587   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
7588   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
7589   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
7590     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7591
7592   return 0;
7593 }
7594
7595 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
7596   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
7597   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
7598
7599   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
7600   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
7601   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
7602       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
7603     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7604   
7605   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
7606     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
7607       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7608     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
7609       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7610   }
7611   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
7612     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
7613       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
7614     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
7615       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7616   }
7617
7618   // See if we can fold away this shift.
7619   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
7620     return &I;
7621
7622   // Try to fold constant and into select arguments.
7623   if (isa<Constant>(Op0))
7624     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
7625       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7626         return R;
7627
7628   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
7629     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
7630       return Res;
7631   return 0;
7632 }
7633
7634 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
7635                                                BinaryOperator &I) {
7636   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
7637
7638   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
7639   // purpose is to compute bits we don't care about.
7640   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
7641   
7642   // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
7643   // a signed shift.
7644   //
7645   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7646     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7647       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7648     else {
7649       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7650       return &I;
7651     }
7652   }
7653   
7654   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7655   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7656     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7657       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7658         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7659                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7660   
7661   // Try to fold constant and into select arguments.
7662   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7663     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7664       return R;
7665   if (isa<PHINode>(Op0))
7666     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7667       return NV;
7668   
7669   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7670   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7671     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7672     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7673     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7674     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7675     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7676     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7677     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7678         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7679       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7680       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7681       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7682       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
7683
7684       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7685       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7686       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7687       // other xforms later if dead.
7688       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
7689       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
7690       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7691       
7692       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7693       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7694       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7695       // mask as appropriate.
7696       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7697         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7698       else {
7699         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7700         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7701       }
7702
7703       // shift1 & 0x00FF
7704       Value *And = Builder->CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(*Context, MaskV),
7705                                       TI->getName());
7706
7707       // Return the value truncated to the interesting size.
7708       return new TruncInst(And, I.getType());
7709     }
7710   }
7711   
7712   if (Op0->hasOneUse()) {
7713     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7714       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7715       Value *V1, *V2;
7716       ConstantInt *CC;
7717       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7718         default: break;
7719         case Instruction::Add:
7720         case Instruction::And:
7721         case Instruction::Or:
7722         case Instruction::Xor: {
7723           // These operators commute.
7724           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7725           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7726               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1),
7727                     m_Specific(Op1)))) {
7728             Value *YS =         // (Y << C)
7729               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1, Op0BO->getName());
7730             // (X + (Y << C))
7731             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7732                                             Op0BO->getOperand(1)->getName());
7733             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7734             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context,
7735                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7736           }
7737           
7738           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7739           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7740           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7741               match(Op0BOOp1, 
7742                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7743                           m_ConstantInt(CC))) &&
7744               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7745             Value *YS =   // (Y << C)
7746               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
7747                                            Op0BO->getName());
7748             // X & (CC << C)
7749             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7750                                            V1->getName()+".mask");
7751             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7752           }
7753         }
7754           
7755         // FALL THROUGH.
7756         case Instruction::Sub: {
7757           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7758           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7759               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1),
7760                     m_Specific(Op1)))) {
7761             Value *YS =  // (Y << C)
7762               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
7763             // (X + (Y << C))
7764             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7765                                             Op0BO->getOperand(0)->getName());
7766             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7767             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context,
7768                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7769           }
7770           
7771           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7772           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7773               match(Op0BO->getOperand(0),
7774                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7775                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7776               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7777                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7778             Value *YS = // (Y << C)
7779               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
7780             // X & (CC << C)
7781             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7782                                            V1->getName()+".mask");
7783             
7784             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7785           }
7786           
7787           break;
7788         }
7789       }
7790       
7791       
7792       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7793       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7794       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7795         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7796         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7797         
7798         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7799           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7800           case Instruction::Add:
7801             isValid = isLeftShift;
7802             break;
7803           case Instruction::Or:
7804           case Instruction::Xor:
7805             highBitSet = false;
7806             break;
7807           case Instruction::And:
7808             highBitSet = true;
7809             break;
7810         }
7811         
7812         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7813         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7814         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7815         // the constant which would cause it to be modified for this
7816         // operation.
7817         //
7818         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7819           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7820         
7821         if (isValid) {
7822           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7823           
7824           Value *NewShift =
7825             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7826           NewShift->takeName(Op0BO);
7827           
7828           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7829                                         NewRHS);
7830         }
7831       }
7832     }
7833   }
7834   
7835   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7836   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7837   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7838     ShiftOp = 0;
7839   
7840   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7841     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7842     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7843     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7844     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7845     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7846     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7847     
7848     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7849     
7850     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7851     
7852     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7853     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7854       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
7855       // saturates.
7856       if (AmtSum >= TypeBits) {
7857         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7858           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7859         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
7860       }
7861       
7862       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7863                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7864     }
7865     
7866     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7867         I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7868       if (AmtSum >= TypeBits)
7869         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7870       
7871       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7872       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7873     }
7874     
7875     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7876         I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7877       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7878       if (AmtSum >= TypeBits)
7879         AmtSum = TypeBits-1;
7880       
7881       Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7882
7883       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7884       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7885     }
7886     
7887     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7888     // right.  See if the amounts are equal.
7889     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7890       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7891       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7892         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7893         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7894       }
7895       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7896       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7897         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7898         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7899       }
7900       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7901       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7902       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7903       // generators.
7904       const Type *SExtType = 0;
7905       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7906       case 1  :
7907       case 8  :
7908       case 16 :
7909       case 32 :
7910       case 64 :
7911       case 128:
7912         SExtType = IntegerType::get(*Context, Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7913         break;
7914       default: break;
7915       }
7916       if (SExtType)
7917         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(X, SExtType, "sext"), Ty);
7918       // Otherwise, we can't handle it yet.
7919     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7920       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7921       
7922       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7923       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7924         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7925                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7926         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7927         
7928         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7929         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7930                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7931       }
7932       
7933       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7934       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7935         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7936         Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7937         
7938         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7939         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7940                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7941       }
7942       
7943       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7944     } else {
7945       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7946       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7947
7948       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7949       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7950         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7951                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7952         Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
7953                                             ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7954         
7955         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7956         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7957                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7958       }
7959       
7960       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7961       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7962         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7963         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7964         
7965         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7966         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7967                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7968       }
7969       
7970       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7971     }
7972   }
7973   return 0;
7974 }
7975
7976
7977 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7978 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7979 /// X*Scale+Offset.
7980 ///
7981 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7982                                         int &Offset, LLVMContext *Context) {
7983   assert(Val->getType() == Type::getInt32Ty(*Context) && 
7984          "Unexpected allocation size type!");
7985   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7986     Offset = CI->getZExtValue();
7987     Scale  = 0;
7988     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0);
7989   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7990     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7991       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7992         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7993         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7994         Offset = 0;
7995         return I->getOperand(0);
7996       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7997         // This value is scaled by 'RHS'.
7998         Scale = RHS->getZExtValue();
7999         Offset = 0;
8000         return I->getOperand(0);
8001       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
8002         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
8003         // where C1 is divisible by C2.
8004         unsigned SubScale;
8005         Value *SubVal = 
8006           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale,
8007                                     Offset, Context);
8008         Offset += RHS->getZExtValue();
8009         Scale = SubScale;
8010         return SubVal;
8011       }
8012     }
8013   }
8014
8015   // Otherwise, we can't look past this.
8016   Scale = 1;
8017   Offset = 0;
8018   return Val;
8019 }
8020
8021
8022 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
8023 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
8024 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
8025                                                    AllocaInst &AI) {
8026   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
8027   
8028   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
8029   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
8030   
8031   // Remove any uses of AI that are dead.
8032   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
8033   
8034   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
8035     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
8036     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
8037       while (UI != E && *UI == User)
8038         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
8039       
8040       ++NumDeadInst;
8041       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *User << '\n');
8042       EraseInstFromFunction(*User);
8043     }
8044   }
8045
8046   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
8047   if (!TD) return 0;
8048
8049   // Get the type really allocated and the type casted to.
8050   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
8051   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
8052   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
8053
8054   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
8055   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
8056   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
8057
8058   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
8059   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
8060   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
8061   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
8062   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
8063       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
8064
8065   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
8066   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
8067   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
8068
8069   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
8070   // size argument.
8071   unsigned ArraySizeScale;
8072   int ArrayOffset;
8073   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
8074     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale,
8075                               ArrayOffset, Context);
8076  
8077   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
8078   // do the xform.
8079   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
8080       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
8081
8082   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
8083   Value *Amt = 0;
8084   if (Scale == 1) {
8085     Amt = NumElements;
8086   } else {
8087     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Scale);
8088     // Insert before the alloca, not before the cast.
8089     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
8090   }
8091   
8092   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
8093     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Offset, true);
8094     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
8095   }
8096   
8097   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
8098   New->setAlignment(AI.getAlignment());
8099   New->takeName(&AI);
8100   
8101   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
8102   // declare.
8103   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
8104     EraseInstFromFunction(*DI);
8105   }
8106   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
8107   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
8108   // will die soon.
8109   else if (!AI.hasOneUse()) {
8110     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
8111     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
8112     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
8113     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
8114   }
8115   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
8116 }
8117
8118 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
8119 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
8120 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
8121 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
8122 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
8123 ///
8124 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
8125 /// extension operation if Ty is larger.
8126 ///
8127 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
8128 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
8129 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
8130 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
8131 /// efficiently truncated.
8132 ///
8133 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
8134 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
8135 /// the final result.
8136 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
8137                                               unsigned CastOpc,
8138                                               int &NumCastsRemoved){
8139   // We can always evaluate constants in another type.
8140   if (isa<Constant>(V))
8141     return true;
8142   
8143   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
8144   if (!I) return false;
8145   
8146   const Type *OrigTy = V->getType();
8147   
8148   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
8149   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
8150     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
8151     // it, and this will remove a cast overall.
8152     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
8153       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
8154       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
8155       // casts first.
8156       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
8157         ++NumCastsRemoved;
8158       return true;
8159     }
8160   }
8161
8162   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
8163   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
8164   if (!I->hasOneUse()) return false;
8165
8166   unsigned Opc = I->getOpcode();
8167   switch (Opc) {
8168   case Instruction::Add:
8169   case Instruction::Sub:
8170   case Instruction::Mul:
8171   case Instruction::And:
8172   case Instruction::Or:
8173   case Instruction::Xor:
8174     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
8175     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
8176                                       NumCastsRemoved) &&
8177            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
8178                                       NumCastsRemoved);
8179
8180   case Instruction::UDiv:
8181   case Instruction::URem: {
8182     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
8183     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
8184     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8185     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
8186       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
8187       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
8188           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
8189         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
8190                                           NumCastsRemoved) &&
8191                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
8192                                           NumCastsRemoved);
8193       }
8194     }
8195     break;
8196   }
8197   case Instruction::Shl:
8198     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
8199     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
8200     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
8201       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8202       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
8203           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
8204         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
8205                                           NumCastsRemoved);
8206     }
8207     break;
8208   case Instruction::LShr:
8209     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
8210     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
8211     // already zeros.
8212     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
8213       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
8214       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8215       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
8216           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
8217             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
8218           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
8219         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
8220                                           NumCastsRemoved);
8221       }
8222     }
8223     break;
8224   case Instruction::ZExt:
8225   case Instruction::SExt:
8226   case Instruction::Trunc:
8227     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
8228     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
8229     // of casts in the input.
8230     if (Opc == CastOpc)
8231       return true;
8232
8233     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
8234     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
8235       return true;
8236     break;
8237   case Instruction::Select: {
8238     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
8239     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
8240                                       NumCastsRemoved) &&
8241            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
8242                                       NumCastsRemoved);
8243   }
8244   case Instruction::PHI: {
8245     // We can change a phi if we can change all operands.
8246     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
8247     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
8248       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
8249                                       NumCastsRemoved))
8250         return false;
8251     return true;
8252   }
8253   default:
8254     // TODO: Can handle more cases here.
8255     break;
8256   }
8257   
8258   return false;
8259 }
8260
8261 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
8262 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
8263 /// evaluate the expression.
8264 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
8265                                              bool isSigned) {
8266   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
8267     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
8268
8269   // Otherwise, it must be an instruction.
8270   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
8271   Instruction *Res = 0;
8272   unsigned Opc = I->getOpcode();
8273   switch (Opc) {
8274   case Instruction::Add:
8275   case Instruction::Sub:
8276   case Instruction::Mul:
8277   case Instruction::And:
8278   case Instruction::Or:
8279   case Instruction::Xor:
8280   case Instruction::AShr:
8281   case Instruction::LShr:
8282   case Instruction::Shl:
8283   case Instruction::UDiv:
8284   case Instruction::URem: {
8285     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
8286     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
8287     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
8288     break;
8289   }    
8290   case Instruction::Trunc:
8291   case Instruction::ZExt:
8292   case Instruction::SExt:
8293     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
8294     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
8295     // new.
8296     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
8297       return I->getOperand(0);
8298     
8299     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
8300     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
8301     break;
8302   case Instruction::Select: {
8303     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
8304     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
8305     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
8306     break;
8307   }
8308   case Instruction::PHI: {
8309     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
8310     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
8311     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8312       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
8313       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
8314     }
8315     Res = NPN;
8316     break;
8317   }
8318   default: 
8319     // TODO: Can handle more cases here.
8320     llvm_unreachable("Unreachable!");
8321     break;
8322   }
8323   
8324   Res->takeName(I);
8325   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
8326 }
8327
8328 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
8329 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
8330   Value *Src = CI.getOperand(0);
8331
8332   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
8333   // eliminate it now.
8334   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8335     if (Instruction::CastOps opc = 
8336         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
8337       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
8338       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
8339       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
8340     }
8341   }
8342
8343   // If we are casting a select then fold the cast into the select
8344   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
8345     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
8346       return NV;
8347
8348   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
8349   if (isa<PHINode>(Src)) {
8350     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
8351     // it is currently legal.
8352     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
8353         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
8354         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType(), TD))
8355       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
8356         return NV;
8357   }
8358   
8359   return 0;
8360 }
8361
8362 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
8363 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
8364 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
8365 /// resultant element type, otherwise return null.
8366 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset, 
8367                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
8368                                        const TargetData *TD,
8369                                        LLVMContext *Context) {
8370   if (!TD) return 0;
8371   if (!Ty->isSized()) return 0;
8372   
8373   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
8374   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
8375   // is something like [0 x {int, int}]
8376   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(*Context);
8377   int64_t FirstIdx = 0;
8378   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
8379     FirstIdx = Offset/TySize;
8380     Offset -= FirstIdx*TySize;
8381     
8382     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
8383     if (Offset < 0) {
8384       --FirstIdx;
8385       Offset += TySize;
8386       assert(Offset >= 0);
8387     }
8388     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
8389   }
8390   
8391   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
8392     
8393   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
8394   while (Offset) {
8395     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
8396     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
8397       return 0;
8398     
8399     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
8400       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
8401       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
8402              "Offset must stay within the indexed type");
8403       
8404       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
8405       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Elt));
8406       
8407       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
8408       Ty = STy->getElementType(Elt);
8409     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
8410       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
8411       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
8412       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
8413       Offset %= EltSize;
8414       Ty = AT->getElementType();
8415     } else {
8416       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
8417       return 0;
8418     }
8419   }
8420   
8421   return Ty;
8422 }
8423
8424 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
8425 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
8426   Value *Src = CI.getOperand(0);
8427   
8428   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
8429     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
8430     // this into a cast of the original pointer!
8431     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
8432       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
8433       // here because the pointer operand is being replaced with another 
8434       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
8435       Worklist.Add(GEP);
8436       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
8437       return &CI;
8438     }
8439     
8440     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
8441     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
8442     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
8443     // non-type-safe code.
8444     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
8445       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
8446         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
8447         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, *this));
8448         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
8449         
8450         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
8451         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
8452         const Type *GEPIdxTy =
8453           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
8454         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
8455         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD, Context)) {
8456           // If we were able to index down into an element, create the GEP
8457           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
8458           // two.
8459           Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
8460             Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
8461                                        NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
8462             Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
8463           NGEP->takeName(GEP);
8464           
8465           if (isa<BitCastInst>(CI))
8466             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
8467           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
8468           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
8469         }
8470       }      
8471     }
8472   }
8473     
8474   return commonCastTransforms(CI);
8475 }
8476
8477 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
8478 /// for trunc, zext, and sext.
8479 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
8480   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8481     return Result;
8482
8483   Value *Src = CI.getOperand(0);
8484   const Type *SrcTy = Src->getType();
8485   const Type *DestTy = CI.getType();
8486   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
8487   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
8488
8489   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
8490   // purpose is to compute bits we don't care about.
8491   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
8492     return &CI;
8493
8494   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
8495   // can't do anything more. 
8496   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
8497   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
8498     return 0;
8499
8500   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
8501   int NumCastsRemoved = 0;
8502   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
8503   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
8504   // strange.
8505   if ((isa<VectorType>(DestTy) ||
8506        ShouldChangeType(SrcI->getType(), DestTy, TD)) &&
8507       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
8508                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
8509     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
8510     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
8511     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
8512     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
8513     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
8514     // require that two casts have been eliminated.
8515     bool DoXForm = false;
8516     bool JustReplace = false;
8517     switch (CI.getOpcode()) {
8518     default:
8519       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
8520       // get here because of the check above.
8521       llvm_unreachable("Unknown cast type");
8522     case Instruction::Trunc:
8523       DoXForm = true;
8524       break;
8525     case Instruction::ZExt: {
8526       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
8527       
8528       if (!DoXForm && 0) {
8529         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
8530         // always profitable to do this xform.
8531         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
8532         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8533         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
8534           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8535         
8536         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8537           if (TryI->use_empty())
8538             EraseInstFromFunction(*TryI);
8539       }
8540       break;
8541     }
8542     case Instruction::SExt: {
8543       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
8544       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
8545         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
8546         // profitable to do this xform.
8547         //
8548         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
8549         // eliminated cast is a truncate. e.g.
8550         // t2 = trunc i32 t1 to i16
8551         // t3 = sext i16 t2 to i32
8552         // !=
8553         // i32 t1
8554         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
8555         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
8556         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8557           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8558         
8559         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8560           if (TryI->use_empty())
8561             EraseInstFromFunction(*TryI);
8562       }
8563       break;
8564     }
8565     }
8566     
8567     if (DoXForm) {
8568       DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
8569             " to avoid cast: " << CI);
8570       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
8571                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
8572       if (JustReplace)
8573         // Just replace this cast with the result.
8574         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8575
8576       assert(Res->getType() == DestTy);
8577       switch (CI.getOpcode()) {
8578       default: llvm_unreachable("Unknown cast type!");
8579       case Instruction::Trunc:
8580         // Just replace this cast with the result.
8581         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8582       case Instruction::ZExt: {
8583         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
8584
8585         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
8586         // result.
8587         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8588         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
8589           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8590
8591         // We need to emit an AND to clear the high bits.
8592         Constant *C = ConstantInt::get(*Context, 
8593                                  APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
8594         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
8595       }
8596       case Instruction::SExt: {
8597         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
8598         // cast with the result.
8599         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
8600         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8601           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8602
8603         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
8604         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
8605       }
8606       }
8607     }
8608   }
8609   
8610   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
8611   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
8612
8613   switch (SrcI->getOpcode()) {
8614   case Instruction::Add:
8615   case Instruction::Mul:
8616   case Instruction::And:
8617   case Instruction::Or:
8618   case Instruction::Xor:
8619     // If we are discarding information, rewrite.
8620     if (DestBitSize < SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
8621       // Don't insert two casts unless at least one can be eliminated.
8622       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) ||
8623           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
8624         Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
8625         Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
8626         return BinaryOperator::Create(
8627             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
8628       }
8629     }
8630
8631     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
8632     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
8633         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
8634         Op1 == ConstantInt::getTrue(*Context) &&
8635         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
8636       Value *New = Builder->CreateZExt(Op0, DestTy, Op0->getName());
8637       return BinaryOperator::CreateXor(New,
8638                                       ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
8639     }
8640     break;
8641
8642   case Instruction::Shl: {
8643     // Canonicalize trunc inside shl, if we can.
8644     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
8645     if (CI && DestBitSize < SrcBitSize &&
8646         CI->getLimitedValue(DestBitSize) < DestBitSize) {
8647       Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
8648       Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
8649       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
8650     }
8651     break;
8652   }
8653   }
8654   return 0;
8655 }
8656
8657 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
8658   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8659     return Result;
8660   
8661   Value *Src = CI.getOperand(0);
8662   const Type *Ty = CI.getType();
8663   uint32_t DestBitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8664   uint32_t SrcBitWidth = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8665
8666   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
8667   if (DestBitWidth == 1) {
8668     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
8669     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
8670     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
8671     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
8672   }
8673
8674   // Optimize trunc(lshr(), c) to pull the shift through the truncate.
8675   ConstantInt *ShAmtV = 0;
8676   Value *ShiftOp = 0;
8677   if (Src->hasOneUse() &&
8678       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
8679     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
8680     
8681     // Get a mask for the bits shifting in.
8682     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
8683     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
8684       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
8685         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
8686       
8687       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
8688       // shift.
8689       Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, Ty, ShiftOp->getName());
8690       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, Ty);
8691       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8692     }
8693   }
8694  
8695   return 0;
8696 }
8697
8698 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8699 /// in order to eliminate the icmp.
8700 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8701                                              bool DoXform) {
8702   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8703   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8704   // cast to integer to avoid the comparison.
8705   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8706     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8707       
8708     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8709     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8710     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8711         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8712       if (!DoXform) return ICI;
8713
8714       Value *In = ICI->getOperand(0);
8715       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8716                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
8717       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
8718       if (In->getType() != CI.getType())
8719         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
8720
8721       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8722         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8723         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
8724       }
8725
8726       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8727     }
8728       
8729       
8730       
8731     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8732     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8733     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8734     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8735     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8736     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8737     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8738     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8739     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8740         // This only works for EQ and NE
8741         ICI->isEquality()) {
8742       // If Op1C some other power of two, convert:
8743       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8744       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8745       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8746       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8747         
8748       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8749       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8750         if (!DoXform) return ICI;
8751
8752         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8753         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8754           // (X&4) == 2 --> false
8755           // (X&4) != 2 --> true
8756           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), isNE);
8757           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8758           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8759         }
8760           
8761         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8762         Value *In = ICI->getOperand(0);
8763         if (ShiftAmt) {
8764           // Perform a logical shr by shiftamt.
8765           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8766           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
8767                                    In->getName()+".lobit");
8768         }
8769           
8770         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8771           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8772           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
8773         }
8774           
8775         if (CI.getType() == In->getType())
8776           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8777         else
8778           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8779       }
8780     }
8781   }
8782
8783   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
8784   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
8785   // may lead to additional simplifications.
8786   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
8787     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
8788       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
8789       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
8790       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
8791
8792       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
8793       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
8794       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8795       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
8796       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
8797
8798       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
8799         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
8800         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
8801         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
8802           if (!DoXform) return ICI;
8803
8804           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
8805
8806           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
8807           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
8808             Result = Builder->CreateAnd(Result,
8809                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
8810
8811           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
8812           Result = Builder->CreateLShr(
8813                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
8814
8815           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8816             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
8817           Result->takeName(ICI);
8818           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
8819         }
8820       }
8821     }
8822   }
8823
8824   return 0;
8825 }
8826
8827 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8828   // If one of the common conversion will work ..
8829   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8830     return Result;
8831
8832   Value *Src = CI.getOperand(0);
8833
8834   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8835   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8836   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8837   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8838     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
8839     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
8840     Value *A = CSrc->getOperand(0);
8841     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
8842     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
8843     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8844     // If we're actually extending zero bits, then if
8845     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
8846     // SrcSize == DstSize: a & mask
8847     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
8848     if (SrcSize < DstSize) {
8849       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8850       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
8851       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
8852       return new ZExtInst(And, CI.getType());
8853     }
8854     
8855     if (SrcSize == DstSize) {
8856       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8857       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
8858                                                            AndValue));
8859     }
8860     if (SrcSize > DstSize) {
8861       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
8862       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
8863       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc, 
8864                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
8865                                                                AndValue));
8866     }
8867   }
8868
8869   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8870     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8871
8872   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8873   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8874     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8875     // of the (zext icmp) will be transformed.
8876     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8877     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8878     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8879         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8880          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8881       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
8882       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
8883       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8884     }
8885   }
8886
8887   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
8888   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
8889     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
8890       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
8891         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
8892         if (TI0->getType() == CI.getType())
8893           return
8894             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
8895                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
8896       }
8897
8898   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
8899   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
8900     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
8901       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
8902         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
8903             And->getOperand(1) == C)
8904           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
8905             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
8906             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
8907               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
8908               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
8909               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
8910             }
8911           }
8912
8913   return 0;
8914 }
8915
8916 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8917   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8918     return I;
8919   
8920   Value *Src = CI.getOperand(0);
8921   
8922   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8923   if (Src->getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
8924     return SelectInst::Create(Src,
8925                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
8926                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8927
8928   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8929   // eliminate the trunc/sext pair.
8930   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8931     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8932     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
8933     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8934     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8935     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8936
8937     if (OpBits == DestBits) {
8938       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8939       // bits, it is already ready.
8940       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8941         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8942     } else if (OpBits < DestBits) {
8943       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8944       // bits, just sext from i32.
8945       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8946         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8947     } else {
8948       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8949       // bits, just truncate to i32.
8950       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8951         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8952     }
8953   }
8954
8955   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8956   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8957   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8958   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8959   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8960   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8961   //   %a = trunc i32 %i to i8
8962   //   %b = shl i8 %a, 6
8963   //   %c = ashr i8 %b, 6
8964   //   %d = sext i8 %c to i32
8965   // into:
8966   //   %a = shl i32 %i, 30
8967   //   %d = ashr i32 %a, 30
8968   Value *A = 0;
8969   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8970   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8971                         m_ConstantInt(CA))) &&
8972       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8973     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8974     if (I->getType() == CI.getType()) {
8975       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8976       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8977       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8978       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8979       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
8980       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8981     }
8982   }
8983   
8984   return 0;
8985 }
8986
8987 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8988 /// in the specified FP type without changing its value.
8989 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem,
8990                               LLVMContext *Context) {
8991   bool losesInfo;
8992   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8993   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8994   if (!losesInfo)
8995     return ConstantFP::get(*Context, F);
8996   return 0;
8997 }
8998
8999 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
9000 /// through it until we get the source value.
9001 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V, LLVMContext *Context) {
9002   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
9003     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
9004       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0), Context);
9005   
9006   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
9007   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
9008   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
9009   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
9010     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(*Context))
9011       return V;  // No constant folding of this.
9012     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
9013     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle, Context))
9014       return V;
9015     if (CFP->getType() == Type::getDoubleTy(*Context))
9016       return V;  // Won't shrink.
9017     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble, Context))
9018       return V;
9019     // Don't try to shrink to various long double types.
9020   }
9021   
9022   return V;
9023 }
9024
9025 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
9026   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
9027     return I;
9028   
9029   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
9030   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
9031   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well as
9032   // many builtins (sqrt, etc).
9033   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
9034   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
9035     switch (OpI->getOpcode()) {
9036     default: break;
9037     case Instruction::FAdd:
9038     case Instruction::FSub:
9039     case Instruction::FMul:
9040     case Instruction::FDiv:
9041     case Instruction::FRem:
9042       const Type *SrcTy = OpI->getType();
9043       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0), Context);
9044       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1), Context);
9045       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
9046           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
9047         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
9048         // If the source types were both smaller than the destination type of
9049         // the cast, do this xform.
9050         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
9051             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
9052           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
9053           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
9054           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
9055         }
9056       }
9057       break;  
9058     }
9059   }
9060   return 0;
9061 }
9062
9063 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
9064   return commonCastTransforms(CI);
9065 }
9066
9067 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
9068   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
9069   if (OpI == 0)
9070     return commonCastTransforms(FI);
9071
9072   // fptoui(uitofp(X)) --> X
9073   // fptoui(sitofp(X)) --> X
9074   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
9075   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
9076   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
9077   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
9078   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
9079       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
9080       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
9081                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
9082     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
9083
9084   return commonCastTransforms(FI);
9085 }
9086
9087 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
9088   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
9089   if (OpI == 0)
9090     return commonCastTransforms(FI);
9091   
9092   // fptosi(sitofp(X)) --> X
9093   // fptosi(uitofp(X)) --> X
9094   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
9095   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
9096   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
9097   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
9098   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
9099       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
9100       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
9101                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
9102     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
9103   
9104   return commonCastTransforms(FI);
9105 }
9106
9107 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
9108   return commonCastTransforms(CI);
9109 }
9110
9111 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
9112   return commonCastTransforms(CI);
9113 }
9114
9115 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
9116   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
9117   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
9118   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
9119   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
9120   // pointers.
9121   if (TD &&
9122       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
9123     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
9124                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
9125                                        "tmp");
9126     return new TruncInst(P, CI.getType());
9127   }
9128   
9129   return commonPointerCastTransforms(CI);
9130 }
9131
9132 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
9133   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
9134   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
9135   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
9136   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
9137   // extends to pointers.
9138   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
9139       TD->getPointerSizeInBits()) {
9140     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
9141                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
9142     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
9143   }
9144   
9145   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
9146     return I;
9147
9148   return 0;
9149 }
9150
9151 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
9152   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
9153   // otherwise just apply the common ones.
9154   Value *Src = CI.getOperand(0);
9155   const Type *SrcTy = Src->getType();
9156   const Type *DestTy = CI.getType();
9157
9158   if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
9159     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
9160       return I;
9161   } else {
9162     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
9163       return Result;
9164   }
9165
9166
9167   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
9168   // be replaced by the operand.
9169   if (DestTy == Src->getType())
9170     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
9171
9172   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
9173     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
9174     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
9175     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
9176     
9177     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
9178     // required for changing types.
9179     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
9180       return 0;
9181     
9182     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
9183     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
9184     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
9185     // needs to be cleaned up.
9186     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
9187       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
9188         return V;
9189     
9190     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
9191     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
9192     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
9193     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
9194     unsigned NumZeros = 0;
9195     while (SrcElTy != DstElTy && 
9196            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
9197            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
9198       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
9199       ++NumZeros;
9200     }
9201
9202     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
9203     if (SrcElTy == DstElTy) {
9204       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
9205       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "",
9206                                                ((Instruction*) NULL));
9207     }
9208   }
9209
9210   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
9211     if (DestVTy->getNumElements() == 1) {
9212       if (!isa<VectorType>(SrcTy)) {
9213         Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
9214         return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
9215                             Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context)));
9216       }
9217       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
9218     }
9219   }
9220
9221   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
9222     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
9223       if (!isa<VectorType>(DestTy)) {
9224         Value *Elem = 
9225           Builder->CreateExtractElement(Src,
9226                             Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context)));
9227         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
9228       }
9229     }
9230   }
9231
9232   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
9233     if (SVI->hasOneUse()) {
9234       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
9235       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
9236       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
9237           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
9238                 SVI->getType()->getNumElements() &&
9239           SVI->getType()->getNumElements() ==
9240             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
9241         CastInst *Tmp;
9242         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
9243         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
9244         // us to eliminate at least one cast.
9245         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
9246              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
9247             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
9248              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
9249           Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
9250           Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
9251           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
9252           // know the vector types match #elts.
9253           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
9254         }
9255       }
9256     }
9257   }
9258   return 0;
9259 }
9260
9261 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
9262 ///   %C = or %A, %B
9263 ///   %D = select %cond, %C, %A
9264 /// into:
9265 ///   %C = select %cond, %B, 0
9266 ///   %D = or %A, %C
9267 ///
9268 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
9269 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
9270 /// equal the other incoming value of the select.
9271 ///
9272 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
9273   switch (I->getOpcode()) {
9274   case Instruction::Add:
9275   case Instruction::Mul:
9276   case Instruction::And:
9277   case Instruction::Or:
9278   case Instruction::Xor:
9279     return 3;              // Can fold through either operand.
9280   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
9281   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
9282   case Instruction::LShr:
9283   case Instruction::AShr:
9284     return 1;
9285   default:
9286     return 0;              // Cannot fold
9287   }
9288 }
9289
9290 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
9291 /// function, return the identity constant that goes into the select.
9292 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I,
9293                                            LLVMContext *Context) {
9294   switch (I->getOpcode()) {
9295   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
9296   case Instruction::Add:
9297   case Instruction::Sub:
9298   case Instruction::Or:
9299   case Instruction::Xor:
9300   case Instruction::Shl:
9301   case Instruction::LShr:
9302   case Instruction::AShr:
9303     return Constant::getNullValue(I->getType());
9304   case Instruction::And:
9305     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
9306   case Instruction::Mul:
9307     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
9308   }
9309 }
9310
9311 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
9312 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
9313 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
9314                                           Instruction *FI) {
9315   if (TI->getNumOperands() == 1) {
9316     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
9317     // merge.
9318     if (TI->isCast()) {
9319       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
9320         return 0;
9321     } else {
9322       return 0;  // unknown unary op.
9323     }
9324
9325     // Fold this by inserting a select from the input values.
9326     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
9327                                           FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
9328     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
9329     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
9330                             TI->getType());
9331   }
9332
9333   // Only handle binary operators here.
9334   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
9335     return 0;
9336
9337   // Figure out if the operations have any operands in common.
9338   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
9339   bool MatchIsOpZero;
9340   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
9341     MatchOp  = TI->getOperand(0);
9342     OtherOpT = TI->getOperand(1);
9343     OtherOpF = FI->getOperand(1);
9344     MatchIsOpZero = true;
9345   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
9346     MatchOp  = TI->getOperand(1);
9347     OtherOpT = TI->getOperand(0);
9348     OtherOpF = FI->getOperand(0);
9349     MatchIsOpZero = false;
9350   } else if (!TI->isCommutative()) {
9351     return 0;
9352   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
9353     MatchOp  = TI->getOperand(0);
9354     OtherOpT = TI->getOperand(1);
9355     OtherOpF = FI->getOperand(0);
9356     MatchIsOpZero = true;
9357   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
9358     MatchOp  = TI->getOperand(1);
9359     OtherOpT = TI->getOperand(0);
9360     OtherOpF = FI->getOperand(1);
9361     MatchIsOpZero = true;
9362   } else {
9363     return 0;
9364   }
9365
9366   // If we reach here, they do have operations in common.
9367   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
9368                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
9369   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
9370
9371   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
9372     if (MatchIsOpZero)
9373       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
9374     else
9375       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
9376   }
9377   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
9378   return 0;
9379 }
9380
9381 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
9382   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
9383   if (!C1I)
9384     return false;
9385   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
9386   if (!C2I)
9387     return false;
9388   return (C1I->isZero() || C1I->isOne()) && (C2I->isZero() || C2I->isOne());
9389 }
9390
9391 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
9392 /// facilitate further optimization.
9393 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
9394                                             Value *FalseVal) {
9395   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
9396   // transformation we are doing here.
9397   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
9398     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
9399         !isa<Constant>(FalseVal)) {
9400       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
9401         unsigned OpToFold = 0;
9402         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
9403           OpToFold = 1;
9404         } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
9405           OpToFold = 2;
9406         }
9407
9408         if (OpToFold) {
9409           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI, Context);
9410           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
9411           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
9412           // between 0 and 1.
9413           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
9414             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OOp, C);
9415             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9416             NewSel->takeName(TVI);
9417             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
9418               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
9419             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
9420           }
9421         }
9422       }
9423     }
9424   }
9425
9426   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
9427     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9428         !isa<Constant>(TrueVal)) {
9429       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9430         unsigned OpToFold = 0;
9431         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9432           OpToFold = 1;
9433         } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9434           OpToFold = 2;
9435         }
9436
9437         if (OpToFold) {
9438           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI, Context);
9439           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
9440           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
9441           // between 0 and 1.
9442           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
9443             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), C, OOp);
9444             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9445             NewSel->takeName(FVI);
9446             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9447               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9448             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
9449           }
9450         }
9451       }
9452     }
9453   }
9454
9455   return 0;
9456 }
9457
9458 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
9459 /// ICmpInst as its first operand.
9460 ///
9461 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
9462                                                    ICmpInst *ICI) {
9463   bool Changed = false;
9464   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
9465   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
9466   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
9467   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9468   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9469
9470   // Check cases where the comparison is with a constant that
9471   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
9472   // place here, so make sure the select is the only user.
9473   if (ICI->hasOneUse())
9474     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
9475       switch (Pred) {
9476       default: break;
9477       case ICmpInst::ICMP_ULT:
9478       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
9479         // X < MIN ? T : F  -->  F
9480         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
9481           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9482         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
9483         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
9484         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
9485             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
9486           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
9487           CmpRHS = AdjustedRHS;
9488           std::swap(FalseVal, TrueVal);
9489           ICI->setPredicate(Pred);
9490           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
9491           SI.setOperand(1, TrueVal);
9492           SI.setOperand(2, FalseVal);
9493           Changed = true;
9494         }
9495         break;
9496       }
9497       case ICmpInst::ICMP_UGT:
9498       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
9499         // X > MAX ? T : F  -->  F
9500         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
9501           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9502         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
9503         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
9504         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
9505             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
9506           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
9507           CmpRHS = AdjustedRHS;
9508           std::swap(FalseVal, TrueVal);
9509           ICI->setPredicate(Pred);
9510           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
9511           SI.setOperand(1, TrueVal);
9512           SI.setOperand(2, FalseVal);
9513           Changed = true;
9514         }
9515         break;
9516       }
9517       }
9518
9519       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
9520       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
9521       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
9522       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
9523           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
9524         Pred = ICI->getPredicate();
9525       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
9526                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
9527         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
9528       
9529       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
9530         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
9531         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
9532         // cast to integer to avoid the comparison.
9533         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
9534     
9535         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
9536         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
9537         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
9538             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
9539           Value *In = ICI->getOperand(0);
9540           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
9541                                        In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
9542           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
9543                                                         In->getName()+".lobit"),
9544                                    *ICI);
9545           if (In->getType() != SI.getType())
9546             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
9547                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
9548     
9549           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
9550             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
9551                                        In->getName()+".not"), *ICI);
9552     
9553           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
9554         }
9555       }
9556     }
9557
9558   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
9559     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9560     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9561       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9562     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9563     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9564       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9565     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9566
9567   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
9568     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9569     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9570       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9571     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9572     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9573       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9574     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9575   }
9576   return Changed ? &SI : 0;
9577 }
9578
9579
9580 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
9581 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
9582 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
9583 /// example, cases like this cannot be mapped:
9584 ///
9585 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
9586 ///   Y = add
9587 ///   Z = select X, Y, 0
9588 ///
9589 /// because Y is not live in BB1/BB2.
9590 ///
9591 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
9592                                                    const SelectInst &SI) {
9593   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
9594   // can always be mapped.
9595   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9596   if (I == 0) return true;
9597   
9598   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
9599   // map the arguments.
9600   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
9601   
9602   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
9603     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
9604       return true;
9605   
9606   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
9607   // defined in a different block, then we can transform it.
9608   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
9609       I->getParent() != CondPHI->getParent())
9610     return true;
9611   
9612   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
9613   // detailed dominator based analysis, punt.
9614   return false;
9615 }
9616
9617 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
9618 ///   SPF2(SPF1(A, B), C) 
9619 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
9620                                         SelectPatternFlavor SPF1,
9621                                         Value *A, Value *B,
9622                                         Instruction &Outer,
9623                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
9624   if (C == A || C == B) {
9625     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
9626     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
9627     if (SPF1 == SPF2)
9628       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
9629     
9630     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
9631     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
9632     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
9633         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
9634         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
9635         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
9636       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
9637   }
9638   
9639   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
9640   return 0;
9641 }
9642
9643
9644
9645
9646 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
9647   Value *CondVal = SI.getCondition();
9648   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9649   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9650
9651   // select true, X, Y  -> X
9652   // select false, X, Y -> Y
9653   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
9654     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
9655
9656   // select C, X, X -> X
9657   if (TrueVal == FalseVal)
9658     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9659
9660   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
9661     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9662   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
9663     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9664   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
9665     if (isa<Constant>(TrueVal))
9666       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9667     else
9668       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9669   }
9670
9671   if (SI.getType() == Type::getInt1Ty(*Context)) {
9672     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
9673       if (C->getZExtValue()) {
9674         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
9675         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9676       } else {
9677         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
9678         Value *NotCond =
9679           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9680                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9681         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
9682       }
9683     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9684       if (C->getZExtValue() == false) {
9685         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
9686         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9687       } else {
9688         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
9689         Value *NotCond =
9690           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9691                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9692         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
9693       }
9694     }
9695     
9696     // select a, b, a  -> a&b
9697     // select a, a, b  -> a|b
9698     if (CondVal == TrueVal)
9699       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9700     else if (CondVal == FalseVal)
9701       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9702   }
9703
9704   // Selecting between two integer constants?
9705   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
9706     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9707       // select C, 1, 0 -> zext C to int
9708       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
9709         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
9710       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
9711         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
9712         Value *NotCond =
9713           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9714                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
9715         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
9716       }
9717
9718       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
9719         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
9720         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
9721         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
9722         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
9723         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
9724           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
9725               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
9726             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
9727               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
9728                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
9729                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
9730                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
9731                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
9732                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
9733                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
9734                 // true or false val is the zero.
9735                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
9736                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
9737                 Value *V = ICA;
9738                 if (ShouldNotVal)
9739                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
9740                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
9741                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
9742               }
9743       }
9744     }
9745
9746   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9747   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
9748     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
9749       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9750       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9751         // This is not safe in general for floating point:  
9752         // consider X== -0, Y== +0.
9753         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9754         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9755         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9756               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9757             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9758              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9759         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9760       }
9761       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9762       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9763         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9764       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9765
9766     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
9767       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9768       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9769         // This is not safe in general for floating point:  
9770         // consider X== -0, Y== +0.
9771         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9772         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9773         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9774               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9775             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9776              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9777           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9778       }
9779       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9780       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9781         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9782       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9783     }
9784     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
9785   }
9786
9787   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9788   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
9789     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
9790       return Result;
9791
9792   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9793     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9794       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
9795         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
9796
9797         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
9798         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
9799           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
9800             return IV;
9801
9802         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
9803         // even legal for FP.
9804         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9805              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
9806             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
9807              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
9808           AddOp = FI; SubOp = TI;
9809         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9810                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
9811                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
9812                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
9813           AddOp = TI; SubOp = FI;
9814         }
9815
9816         if (AddOp) {
9817           Value *OtherAddOp = 0;
9818           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
9819             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
9820           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
9821             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
9822           }
9823
9824           if (OtherAddOp) {
9825             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
9826             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
9827             Value *NegVal;  // Compute -Z
9828             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
9829               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
9830             } else {
9831               NegVal = InsertNewInstBefore(
9832                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1),
9833                                               "tmp"), SI);
9834             }
9835
9836             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
9837             Value *NewFalseOp = NegVal;
9838             if (AddOp != TI)
9839               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
9840             Instruction *NewSel =
9841               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
9842                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
9843
9844             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9845             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
9846           }
9847         }
9848       }
9849
9850   // See if we can fold the select into one of our operands.
9851   if (SI.getType()->isInteger()) {
9852     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
9853       return FoldI;
9854     
9855     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
9856     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
9857     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
9858     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
9859     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
9860     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
9861       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
9862         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2, 
9863                                           SI, SPF, RHS))
9864           return R;
9865       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
9866         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
9867                                           SI, SPF, LHS))
9868           return R;
9869     }
9870
9871     // TODO.
9872     // ABS(-X) -> ABS(X)
9873     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
9874   }
9875
9876   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
9877   if (isa<PHINode>(SI.getCondition())) 
9878     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
9879     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
9880         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
9881       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
9882         return NV;
9883
9884   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9885     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9886     SI.setOperand(1, FalseVal);
9887     SI.setOperand(2, TrueVal);
9888     return &SI;
9889   }
9890
9891   return 0;
9892 }
9893
9894 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9895 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9896 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9897 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9898 /// their preferred alignment from the beginning.
9899 ///
9900 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9901                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9902
9903   User *U = dyn_cast<User>(V);
9904   if (!U) return Align;
9905
9906   switch (Operator::getOpcode(U)) {
9907   default: break;
9908   case Instruction::BitCast:
9909     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9910   case Instruction::GetElementPtr: {
9911     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9912     bool AllZeroOperands = true;
9913     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9914       if (!isa<Constant>(*i) ||
9915           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9916         AllZeroOperands = false;
9917         break;
9918       }
9919
9920     if (AllZeroOperands) {
9921       // Treat this like a bitcast.
9922       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9923     }
9924     break;
9925   }
9926   }
9927
9928   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9929     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9930     // of the global.
9931     if (!GV->isDeclaration()) {
9932       if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
9933         Align = GV->getAlignment();
9934       else {
9935         GV->setAlignment(PrefAlign);
9936         Align = PrefAlign;
9937       }
9938     }
9939   } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
9940     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
9941     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
9942       Align = AI->getAlignment();
9943     else {
9944       AI->setAlignment(PrefAlign);
9945       Align = PrefAlign;
9946     }
9947   }
9948
9949   return Align;
9950 }
9951
9952 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9953 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9954 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9955 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9956 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9957                                                   unsigned PrefAlign) {
9958   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9959                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9960   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9961   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9962   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9963   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9964   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9965
9966   if (PrefAlign > Align)
9967     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9968   
9969     // We don't need to make any adjustment.
9970   return Align;
9971 }
9972
9973 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9974   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9975   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9976   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9977   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment();
9978
9979   if (CopyAlign < MinAlign) {
9980     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), 
9981                                              MinAlign, false));
9982     return MI;
9983   }
9984   
9985   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9986   // load/store.
9987   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9988   if (MemOpLength == 0) return 0;
9989   
9990   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9991   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9992   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9993   // case.
9994   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9995   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9996   
9997   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9998     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9999   
10000   // Use an integer load+store unless we can find something better.
10001   Type *NewPtrTy =
10002                 PointerType::getUnqual(IntegerType::get(*Context, Size<<3));
10003   
10004   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
10005   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
10006   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
10007   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
10008   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
10009   // integer datatype.
10010   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
10011     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
10012     if (TD && SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
10013       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
10014       // down through these levels if so.
10015       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
10016         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
10017           if (STy->getNumElements() == 1)
10018             SrcETy = STy->getElementType(0);
10019           else
10020             break;
10021         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
10022           if (ATy->getNumElements() == 1)
10023             SrcETy = ATy->getElementType();
10024           else
10025             break;
10026         } else
10027           break;
10028       }
10029       
10030       if (SrcETy->isSingleValueType())
10031         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
10032     }
10033   }
10034   
10035   
10036   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
10037   // infer, use it.
10038   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
10039   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
10040   
10041   Value *Src = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(2), NewPtrTy);
10042   Value *Dest = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(1), NewPtrTy);
10043   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
10044   InsertNewInstBefore(L, *MI);
10045   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
10046
10047   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
10048   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
10049   return MI;
10050 }
10051
10052 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
10053   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
10054   if (MI->getAlignment() < Alignment) {
10055     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
10056                                              Alignment, false));
10057     return MI;
10058   }
10059   
10060   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
10061   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
10062   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
10063   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::getInt8Ty(*Context))
10064     return 0;
10065   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
10066   Alignment = MI->getAlignment();
10067   
10068   // If the length is zero, this is a no-op
10069   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
10070   
10071   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
10072   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
10073     const Type *ITy = IntegerType::get(*Context, Len*8);  // n=1 -> i8.
10074     
10075     Value *Dest = MI->getDest();
10076     Dest = Builder->CreateBitCast(Dest, PointerType::getUnqual(ITy));
10077
10078     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
10079     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
10080     
10081     // Extract the fill value and store.
10082     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
10083     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill),
10084                                       Dest, false, Alignment), *MI);
10085     
10086     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
10087     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
10088     return MI;
10089   }
10090
10091   return 0;
10092 }
10093
10094
10095 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
10096 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
10097 /// the heavy lifting.
10098 ///
10099 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
10100   if (isFreeCall(&CI))
10101     return visitFree(CI);
10102
10103   // If the caller function is nounwind, mark the call as nounwind, even if the
10104   // callee isn't.
10105   if (CI.getParent()->getParent()->doesNotThrow() &&
10106       !CI.doesNotThrow()) {
10107     CI.setDoesNotThrow();
10108     return &CI;
10109   }
10110   
10111   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
10112   if (!II) return visitCallSite(&CI);
10113   
10114   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
10115   // visitCallSite.
10116   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
10117     bool Changed = false;
10118
10119     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
10120     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
10121       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
10122
10123       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
10124         if (CI->getZExtValue() == 1) {
10125           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
10126           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
10127           // alignment is sufficient.
10128         }
10129     }
10130
10131     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
10132     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
10133     // into a call to memcpy.
10134     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
10135       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
10136         if (GVSrc->isConstant()) {
10137           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
10138           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
10139           const Type *Tys[1];
10140           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
10141           CI.setOperand(0, 
10142                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
10143           Changed = true;
10144         }
10145     }
10146
10147     if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI)) {
10148       // memmove(x,x,size) -> noop.
10149       if (MTI->getSource() == MTI->getDest())
10150         return EraseInstFromFunction(CI);
10151     }
10152
10153     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
10154     // set, update the alignment.
10155     if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
10156       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
10157         return I;
10158     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
10159       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
10160         return I;
10161     }
10162           
10163     if (Changed) return II;
10164   }
10165   
10166   switch (II->getIntrinsicID()) {
10167   default: break;
10168   case Intrinsic::bswap:
10169     // bswap(bswap(x)) -> x
10170     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
10171       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
10172         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
10173       
10174     // bswap(trunc(bswap(x))) -> trunc(lshr(x, c))
10175     if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(II->getOperand(1))) {
10176       if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(TI->getOperand(0)))
10177         if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
10178           unsigned C = Operand->getType()->getPrimitiveSizeInBits() -
10179                        TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10180           Value *CV = ConstantInt::get(Operand->getType(), C);
10181           Value *V = Builder->CreateLShr(Operand->getOperand(1), CV);
10182           return new TruncInst(V, TI->getType());
10183         }
10184     }
10185       
10186     break;
10187   case Intrinsic::powi:
10188     if (ConstantInt *Power = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
10189       // powi(x, 0) -> 1.0
10190       if (Power->isZero())
10191         return ReplaceInstUsesWith(CI, ConstantFP::get(CI.getType(), 1.0));
10192       // powi(x, 1) -> x
10193       if (Power->isOne())
10194         return ReplaceInstUsesWith(CI, II->getOperand(1));
10195       // powi(x, -1) -> 1/x
10196       if (Power->isAllOnesValue())
10197         return BinaryOperator::CreateFDiv(ConstantFP::get(CI.getType(), 1.0),
10198                                           II->getOperand(1));
10199     }
10200     break;
10201       
10202   case Intrinsic::uadd_with_overflow: {
10203     Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
10204     const IntegerType *IT = cast<IntegerType>(II->getOperand(1)->getType());
10205     uint32_t BitWidth = IT->getBitWidth();
10206     APInt Mask = APInt::getSignBit(BitWidth);
10207     APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
10208     APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
10209     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
10210     bool LHSKnownNegative = LHSKnownOne[BitWidth - 1];
10211     bool LHSKnownPositive = LHSKnownZero[BitWidth - 1];
10212
10213     if (LHSKnownNegative || LHSKnownPositive) {
10214       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
10215       APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
10216       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
10217       bool RHSKnownNegative = RHSKnownOne[BitWidth - 1];
10218       bool RHSKnownPositive = RHSKnownZero[BitWidth - 1];
10219       if (LHSKnownNegative && RHSKnownNegative) {
10220         // The sign bit is set in both cases: this MUST overflow.
10221         // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
10222         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS, "", &CI);
10223         Worklist.Add(Add);
10224         Constant *V[] = {
10225           UndefValue::get(LHS->getType()), ConstantInt::getTrue(*Context)
10226         };
10227         Constant *Struct = ConstantStruct::get(*Context, V, 2, false);
10228         return InsertValueInst::Create(Struct, Add, 0);
10229       }
10230       
10231       if (LHSKnownPositive && RHSKnownPositive) {
10232         // The sign bit is clear in both cases: this CANNOT overflow.
10233         // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
10234         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateNUWAdd(LHS, RHS, "", &CI);
10235         Worklist.Add(Add);
10236         Constant *V[] = {
10237           UndefValue::get(LHS->getType()), ConstantInt::getFalse(*Context)
10238         };
10239         Constant *Struct = ConstantStruct::get(*Context, V, 2, false);
10240         return InsertValueInst::Create(Struct, Add, 0);
10241       }
10242     }
10243   }
10244   // FALL THROUGH uadd into sadd
10245   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
10246     // Canonicalize constants into the RHS.
10247     if (isa<Constant>(II->getOperand(1)) &&
10248         !isa<Constant>(II->getOperand(2))) {
10249       Value *LHS = II->getOperand(1);
10250       II->setOperand(1, II->getOperand(2));
10251       II->setOperand(2, LHS);
10252       return II;
10253     }
10254
10255     // X + undef -> undef
10256     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
10257       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
10258       
10259     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
10260       // X + 0 -> {X, false}
10261       if (RHS->isZero()) {
10262         Constant *V[] = {
10263           UndefValue::get(II->getOperand(0)->getType()),
10264           ConstantInt::getFalse(*Context)
10265         };
10266         Constant *Struct = ConstantStruct::get(*Context, V, 2, false);
10267         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
10268       }
10269     }
10270     break;
10271   case Intrinsic::usub_with_overflow:
10272   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
10273     // undef - X -> undef
10274     // X - undef -> undef
10275     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(1)) ||
10276         isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
10277       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
10278       
10279     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
10280       // X - 0 -> {X, false}
10281       if (RHS->isZero()) {
10282         Constant *V[] = {
10283           UndefValue::get(II->getOperand(1)->getType()),
10284           ConstantInt::getFalse(*Context)
10285         };
10286         Constant *Struct = ConstantStruct::get(*Context, V, 2, false);
10287         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
10288       }
10289     }
10290     break;
10291   case Intrinsic::umul_with_overflow:
10292   case Intrinsic::smul_with_overflow:
10293     // Canonicalize constants into the RHS.
10294     if (isa<Constant>(II->getOperand(1)) &&
10295         !isa<Constant>(II->getOperand(2))) {
10296       Value *LHS = II->getOperand(1);
10297       II->setOperand(1, II->getOperand(2));
10298       II->setOperand(2, LHS);
10299       return II;
10300     }
10301
10302     // X * undef -> undef
10303     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
10304       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
10305       
10306     if (ConstantInt *RHSI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
10307       // X*0 -> {0, false}
10308       if (RHSI->isZero())
10309         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(II->getType()));
10310       
10311       // X * 1 -> {X, false}
10312       if (RHSI->equalsInt(1)) {
10313         Constant *V[] = {
10314           UndefValue::get(II->getOperand(1)->getType()),
10315           ConstantInt::getFalse(*Context)
10316         };
10317         Constant *Struct = ConstantStruct::get(*Context, V, 2, false);
10318         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
10319       }
10320     }
10321     break;
10322   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
10323   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
10324   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
10325   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
10326   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
10327     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
10328     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
10329     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
10330       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1),
10331                                          PointerType::getUnqual(II->getType()));
10332       return new LoadInst(Ptr);
10333     }
10334     break;
10335   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
10336   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
10337     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
10338     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
10339       const Type *OpPtrTy = 
10340         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
10341       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), OpPtrTy);
10342       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
10343     }
10344     break;
10345   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
10346   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
10347   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
10348     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
10349     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
10350       const Type *OpPtrTy = 
10351         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
10352       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), OpPtrTy);
10353       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
10354     }
10355     break;
10356     
10357   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
10358     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
10359     // we can simplify the input based on that, do so now.
10360     unsigned VWidth =
10361       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
10362     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
10363     APInt UndefElts(VWidth, 0);
10364     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
10365                                               UndefElts)) {
10366       II->setOperand(1, V);
10367       return II;
10368     }
10369     break;
10370   }
10371     
10372   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
10373     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
10374     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
10375       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
10376       
10377       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
10378       bool AllEltsOk = true;
10379       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
10380         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
10381             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
10382           AllEltsOk = false;
10383           break;
10384         }
10385       }
10386       
10387       if (AllEltsOk) {
10388         // Cast the input vectors to byte vectors.
10389         Value *Op0 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), Mask->getType());
10390         Value *Op1 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), Mask->getType());
10391         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
10392         
10393         // Only extract each element once.
10394         Value *ExtractedElts[32];
10395         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
10396         
10397         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
10398           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
10399             continue;
10400           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
10401           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
10402           
10403           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
10404             ExtractedElts[Idx] = 
10405               Builder->CreateExtractElement(Idx < 16 ? Op0 : Op1, 
10406                   ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Idx&15, false),
10407                                             "tmp");
10408           }
10409         
10410           // Insert this value into the result vector.
10411           Result = Builder->CreateInsertElement(Result, ExtractedElts[Idx],
10412                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i, false),
10413                                                 "tmp");
10414         }
10415         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
10416       }
10417     }
10418     break;
10419
10420   case Intrinsic::stackrestore: {
10421     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
10422     // happen when variable allocas are DCE'd.
10423     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
10424       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
10425         BasicBlock::iterator BI = SS;
10426         if (&*++BI == II)
10427           return EraseInstFromFunction(CI);
10428       }
10429     }
10430     
10431     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
10432     // same block without an intervening call/alloca.
10433     BasicBlock::iterator BI = II;
10434     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
10435     bool CannotRemove = false;
10436     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
10437       if (isa<AllocaInst>(BI) || isMalloc(BI)) {
10438         CannotRemove = true;
10439         break;
10440       }
10441       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
10442         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
10443           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
10444           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
10445             return EraseInstFromFunction(CI);
10446           // Otherwise, ignore the intrinsic.
10447         } else {
10448           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
10449           // restore.
10450           CannotRemove = true;
10451           break;
10452         }
10453       }
10454     }
10455     
10456     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
10457     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
10458     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
10459       return EraseInstFromFunction(CI);
10460     break;
10461   }
10462   }
10463
10464   return visitCallSite(II);
10465 }
10466
10467 // InvokeInst simplification
10468 //
10469 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
10470   return visitCallSite(&II);
10471 }
10472
10473 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
10474 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
10475 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
10476                                          const CastInst * const CI,
10477                                          const TargetData * const TD,
10478                                          const int ix) {
10479   if (!CI->isLosslessCast())
10480     return false;
10481
10482   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
10483   // can't change to a type with a different size.  If the size were
10484   // passed explicitly we could avoid this check.
10485   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
10486     return true;
10487
10488   const Type* SrcTy = 
10489             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
10490   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10491   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
10492     return false;
10493   if (!TD || TD->getTypeAllocSize(SrcTy) != TD->getTypeAllocSize(DstTy))
10494     return false;
10495   return true;
10496 }
10497
10498 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
10499 //
10500 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
10501   bool Changed = false;
10502
10503   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
10504   // to the arguments of the call/invoke.
10505   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
10506
10507   Value *Callee = CS.getCalledValue();
10508
10509   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
10510     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
10511       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
10512       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
10513       // be unreachable, as the call is undefined.
10514       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
10515                 UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)), 
10516                                   OldCall);
10517       // If OldCall dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
10518       // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
10519       if (!OldCall->getType()->isVoidTy())
10520         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
10521       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
10522         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
10523       return 0;
10524     }
10525
10526   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
10527     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
10528     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
10529     // that we can't modify the CFG here.
10530     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
10531                UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)),
10532                   CS.getInstruction());
10533
10534     // If CS dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
10535     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
10536     if (!CS.getInstruction()->getType()->isVoidTy())
10537       CS.getInstruction()->
10538         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
10539
10540     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
10541       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
10542       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10543                          ConstantInt::getTrue(*Context), II);
10544     }
10545     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
10546   }
10547
10548   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
10549     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
10550       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
10551         return transformCallThroughTrampoline(CS);
10552
10553   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
10554   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
10555   if (FTy->isVarArg()) {
10556     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
10557     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
10558     // the call.
10559     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
10560            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
10561       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
10562       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
10563         *I = CI->getOperand(0);
10564         Changed = true;
10565       }
10566     }
10567   }
10568
10569   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
10570     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
10571     CS.setDoesNotThrow();
10572     Changed = true;
10573   }
10574
10575   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
10576 }
10577
10578 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
10579 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
10580 //
10581 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
10582   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
10583   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
10584   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
10585       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
10586     return false;
10587   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
10588   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10589   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
10590
10591   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
10592   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
10593   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
10594   //
10595   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
10596   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
10597   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
10598
10599   if (isa<StructType>(NewRetTy))
10600     return false; // TODO: Handle multiple return values.
10601
10602   // Check to see if we are changing the return type...
10603   if (OldRetTy != NewRetTy) {
10604     if (Callee->isDeclaration() &&
10605         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
10606         // a pointer to an integer of the same size.
10607         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || !TD ||
10608            OldRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
10609           (isa<PointerType>(NewRetTy) || !TD ||
10610            NewRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))))
10611       return false;   // Cannot transform this return value.
10612
10613     if (!Caller->use_empty() &&
10614         // void -> non-void is handled specially
10615         !NewRetTy->isVoidTy() && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
10616       return false;   // Cannot transform this return value.
10617
10618     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
10619       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
10620       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
10621         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
10622     }
10623
10624     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
10625     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
10626     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
10627     // the critical edge).  Bail out in this case.
10628     if (!Caller->use_empty())
10629       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
10630         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
10631              UI != E; ++UI)
10632           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
10633             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
10634                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
10635               return false;
10636   }
10637
10638   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
10639   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
10640
10641   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
10642   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
10643     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
10644     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
10645
10646     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
10647       return false;   // Cannot transform this parameter value.
10648
10649     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
10650         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
10651       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
10652
10653     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
10654     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
10655     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
10656       (TD && ((isa<PointerType>(ParamTy) ||
10657       ParamTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
10658               (isa<PointerType>(ActTy) ||
10659               ActTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))));
10660     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
10661   }
10662
10663   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
10664       Callee->isDeclaration())
10665     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
10666
10667   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
10668       !CallerPAL.isEmpty())
10669     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
10670     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
10671     // that are compatible with being a vararg call argument.
10672     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
10673       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
10674         break;
10675       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
10676       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
10677         return false;
10678     }
10679
10680   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
10681   // inserting cast instructions as necessary...
10682   std::vector<Value*> Args;
10683   Args.reserve(NumActualArgs);
10684   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
10685   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
10686
10687   // Get any return attributes.
10688   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
10689
10690   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
10691   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
10692   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
10693
10694   // Add the new return attributes.
10695   if (RAttrs)
10696     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
10697
10698   AI = CS.arg_begin();
10699   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
10700     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
10701     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
10702       Args.push_back(*AI);
10703     } else {
10704       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
10705           false, ParamTy, false);
10706       Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, ParamTy, "tmp"));
10707     }
10708
10709     // Add any parameter attributes.
10710     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
10711       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
10712   }
10713
10714   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
10715   // now.
10716   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
10717     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
10718
10719   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning.
10720   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
10721     if (!FT->isVarArg()) {
10722       errs() << "WARNING: While resolving call to function '"
10723              << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
10724     } else {
10725       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list.
10726       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
10727         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
10728         if (PTy != (*AI)->getType()) {
10729           // Must promote to pass through va_arg area!
10730           Instruction::CastOps opcode =
10731             CastInst::getCastOpcode(*AI, false, PTy, false);
10732           Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, PTy, "tmp"));
10733         } else {
10734           Args.push_back(*AI);
10735         }
10736
10737         // Add any parameter attributes.
10738         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
10739           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
10740       }
10741     }
10742   }
10743
10744   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
10745     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
10746
10747   if (NewRetTy->isVoidTy())
10748     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
10749
10750   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),
10751                                                      attrVec.end());
10752
10753   Instruction *NC;
10754   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10755     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10756                             Args.begin(), Args.end(),
10757                             Caller->getName(), Caller);
10758     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10759     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10760   } else {
10761     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
10762                           Caller->getName(), Caller);
10763     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
10764     if (CI->isTailCall())
10765       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
10766     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
10767     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10768   }
10769
10770   // Insert a cast of the return type as necessary.
10771   Value *NV = NC;
10772   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
10773     if (!NV->getType()->isVoidTy()) {
10774       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
10775                                                             OldRetTy, false);
10776       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
10777
10778       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
10779       // non-phi, instruction in the normal successor block.
10780       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10781         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
10782         InsertNewInstBefore(NC, *I);
10783       } else {
10784         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
10785         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
10786       }
10787       Worklist.AddUsersToWorkList(*Caller);
10788     } else {
10789       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
10790     }
10791   }
10792
10793
10794   if (!Caller->use_empty())
10795     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
10796   
10797   EraseInstFromFunction(*Caller);
10798   return true;
10799 }
10800
10801 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
10802 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
10803 //
10804 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
10805   Value *Callee = CS.getCalledValue();
10806   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
10807   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
10808   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
10809
10810   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
10811   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
10812   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
10813     return 0;
10814
10815   IntrinsicInst *Tramp =
10816     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
10817
10818   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
10819   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
10820   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
10821
10822   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
10823   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
10824     unsigned NestIdx = 1;
10825     const Type *NestTy = 0;
10826     Attributes NestAttr = Attribute::None;
10827
10828     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
10829     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
10830          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
10831       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
10832         // Record the parameter type and any other attributes.
10833         NestTy = *I;
10834         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
10835         break;
10836       }
10837
10838     if (NestTy) {
10839       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10840       std::vector<Value*> NewArgs;
10841       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
10842
10843       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
10844       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
10845
10846       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
10847       // mean appending it.  Likewise for attributes.
10848
10849       // Add any result attributes.
10850       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
10851         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
10852
10853       {
10854         unsigned Idx = 1;
10855         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
10856         do {
10857           if (Idx == NestIdx) {
10858             // Add the chain argument and attributes.
10859             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
10860             if (NestVal->getType() != NestTy)
10861               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
10862             NewArgs.push_back(NestVal);
10863             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
10864           }
10865
10866           if (I == E)
10867             break;
10868
10869           // Add the original argument and attributes.
10870           NewArgs.push_back(*I);
10871           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
10872             NewAttrs.push_back
10873               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
10874
10875           ++Idx, ++I;
10876         } while (1);
10877       }
10878
10879       // Add any function attributes.
10880       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
10881         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
10882
10883       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
10884       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
10885       // with the chain parameter inserted.
10886
10887       std::vector<const Type*> NewTypes;
10888       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
10889
10890       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
10891       // mean appending it.
10892       {
10893         unsigned Idx = 1;
10894         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
10895           E = FTy->param_end();
10896
10897         do {
10898           if (Idx == NestIdx)
10899             // Add the chain's type.
10900             NewTypes.push_back(NestTy);
10901
10902           if (I == E)
10903             break;
10904
10905           // Add the original type.
10906           NewTypes.push_back(*I);
10907
10908           ++Idx, ++I;
10909         } while (1);
10910       }
10911
10912       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
10913       // code sort out any function type mismatches.
10914       FunctionType *NewFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, 
10915                                                 FTy->isVarArg());
10916       Constant *NewCallee =
10917         NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
10918         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, 
10919                                          PointerType::getUnqual(NewFTy));
10920       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),
10921                                                    NewAttrs.end());
10922
10923       Instruction *NewCaller;
10924       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10925         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
10926                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10927                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10928                                        Caller->getName(), Caller);
10929         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10930         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10931       } else {
10932         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10933                                      Caller->getName(), Caller);
10934         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
10935           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
10936         cast<CallInst>(NewCaller)->
10937           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
10938         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10939       }
10940       if (!Caller->getType()->isVoidTy())
10941         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
10942       Caller->eraseFromParent();
10943       Worklist.Remove(Caller);
10944       return 0;
10945     }
10946   }
10947
10948   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
10949   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
10950   // code sort out any function type mismatches.
10951   Constant *NewCallee =
10952     NestF->getType() == PTy ? NestF : 
10953                               ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
10954   CS.setCalledFunction(NewCallee);
10955   return CS.getInstruction();
10956 }
10957
10958 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(a,c)]
10959 /// and if a/b/c and the add's all have a single use, turn this into a phi
10960 /// and a single binop.
10961 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10962   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10963   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
10964   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
10965   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
10966   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
10967     
10968   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
10969   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
10970   
10971   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
10972   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10973     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10974     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
10975         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
10976         // types or GEP's with different index types.
10977         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
10978         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
10979       return 0;
10980
10981     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
10982     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
10983       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
10984           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
10985         return 0;
10986     
10987     // Keep track of which operand needs a phi node.
10988     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
10989     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
10990   }
10991
10992   // If both LHS and RHS would need a PHI, don't do this transformation,
10993   // because it would increase the number of PHIs entering the block,
10994   // which leads to higher register pressure. This is especially
10995   // bad when the PHIs are in the header of a loop.
10996   if (!LHSVal && !RHSVal)
10997     return 0;
10998   
10999   // Otherwise, this is safe to transform!
11000   
11001   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
11002   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
11003   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
11004   if (LHSVal == 0) {
11005     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
11006                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
11007     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
11008     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
11009     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
11010     LHSVal = NewLHS;
11011   }
11012   
11013   if (RHSVal == 0) {
11014     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
11015                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
11016     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
11017     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
11018     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
11019     RHSVal = NewRHS;
11020   }
11021   
11022   // Add all operands to the new PHIs.
11023   if (NewLHS || NewRHS) {
11024     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11025       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
11026       if (NewLHS) {
11027         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
11028         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
11029       }
11030       if (NewRHS) {
11031         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
11032         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
11033       }
11034     }
11035   }
11036     
11037   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
11038     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
11039   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
11040   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
11041                          LHSVal, RHSVal);
11042 }
11043
11044 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
11045   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
11046   
11047   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
11048                                         FirstInst->op_end());
11049   // This is true if all GEP bases are allocas and if all indices into them are
11050   // constants.
11051   bool AllBasePointersAreAllocas = true;
11052
11053   // We don't want to replace this phi if the replacement would require
11054   // more than one phi, which leads to higher register pressure. This is
11055   // especially bad when the PHIs are in the header of a loop.
11056   bool NeededPhi = false;
11057   
11058   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
11059   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
11060     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
11061     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
11062       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
11063       return 0;
11064
11065     // Keep track of whether or not all GEPs are of alloca pointers.
11066     if (AllBasePointersAreAllocas &&
11067         (!isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) ||
11068          !GEP->hasAllConstantIndices()))
11069       AllBasePointersAreAllocas = false;
11070     
11071     // Compare the operand lists.
11072     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
11073       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
11074         continue;
11075       
11076       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
11077       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
11078       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
11079       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
11080       // for struct indices, which must always be constant.
11081       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
11082           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
11083         return 0;
11084       
11085       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
11086         return 0;
11087
11088       // If we already needed a PHI for an earlier operand, and another operand
11089       // also requires a PHI, we'd be introducing more PHIs than we're
11090       // eliminating, which increases register pressure on entry to the PHI's
11091       // block.
11092       if (NeededPhi)
11093         return 0;
11094
11095       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
11096       NeededPhi = true;
11097     }
11098   }
11099   
11100   // If all of the base pointers of the PHI'd GEPs are from allocas, don't
11101   // bother doing this transformation.  At best, this will just save a bit of
11102   // offset calculation, but all the predecessors will have to materialize the
11103   // stack address into a register anyway.  We'd actually rather *clone* the
11104   // load up into the predecessors so that we have a load of a gep of an alloca,
11105   // which can usually all be folded into the load.
11106   if (AllBasePointersAreAllocas)
11107     return 0;
11108   
11109   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
11110   // that is variable.
11111   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
11112   
11113   bool HasAnyPHIs = false;
11114   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
11115     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
11116     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
11117     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
11118                                      FirstOp->getName()+".pn");
11119     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
11120     
11121     NewPN->reserveOperandSpace(e);
11122     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
11123     OperandPhis[i] = NewPN;
11124     FixedOperands[i] = NewPN;
11125     HasAnyPHIs = true;
11126   }
11127
11128   
11129   // Add all operands to the new PHIs.
11130   if (HasAnyPHIs) {
11131     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11132       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
11133       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
11134       
11135       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
11136         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
11137           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
11138     }
11139   }
11140   
11141   Value *Base = FixedOperands[0];
11142   return cast<GEPOperator>(FirstInst)->isInBounds() ?
11143     GetElementPtrInst::CreateInBounds(Base, FixedOperands.begin()+1,
11144                                       FixedOperands.end()) :
11145     GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
11146                               FixedOperands.end());
11147 }
11148
11149
11150 /// isSafeAndProfitableToSinkLoad - Return true if we know that it is safe to
11151 /// sink the load out of the block that defines it.  This means that it must be
11152 /// obvious the value of the load is not changed from the point of the load to
11153 /// the end of the block it is in.
11154 ///
11155 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
11156 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
11157 /// to a register.
11158 static bool isSafeAndProfitableToSinkLoad(LoadInst *L) {
11159   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
11160   
11161   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
11162     if (BBI->mayWriteToMemory())
11163       return false;
11164   
11165   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
11166   // profitable to do this xform.
11167   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
11168     bool isAddressTaken = false;
11169     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
11170          UI != E; ++UI) {
11171       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
11172       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
11173         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
11174         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
11175       }
11176       isAddressTaken = true;
11177       break;
11178     }
11179     
11180     if (!isAddressTaken && AI->isStaticAlloca())
11181       return false;
11182   }
11183   
11184   // If this load is a load from a GEP with a constant offset from an alloca,
11185   // then we don't want to sink it.  In its present form, it will be
11186   // load [constant stack offset].  Sinking it will cause us to have to
11187   // materialize the stack addresses in each predecessor in a register only to
11188   // do a shared load from register in the successor.
11189   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(L->getOperand(0)))
11190     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)))
11191       if (AI->isStaticAlloca() && GEP->hasAllConstantIndices())
11192         return false;
11193   
11194   return true;
11195 }
11196
11197 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgLoadIntoPHI(PHINode &PN) {
11198   LoadInst *FirstLI = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(0));
11199   
11200   // When processing loads, we need to propagate two bits of information to the
11201   // sunk load: whether it is volatile, and what its alignment is.  We currently
11202   // don't sink loads when some have their alignment specified and some don't.
11203   // visitLoadInst will propagate an alignment onto the load when TD is around,
11204   // and if TD isn't around, we can't handle the mixed case.
11205   bool isVolatile = FirstLI->isVolatile();
11206   unsigned LoadAlignment = FirstLI->getAlignment();
11207   
11208   // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
11209   // load and the PHI.
11210   if (FirstLI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
11211       !isSafeAndProfitableToSinkLoad(FirstLI))
11212     return 0;
11213   
11214   // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
11215   // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
11216   // the path through the other successor.
11217   if (isVolatile && 
11218       FirstLI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
11219     return 0;
11220   
11221   // Check to see if all arguments are the same operation.
11222   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11223     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i));
11224     if (!LI || !LI->hasOneUse())
11225       return 0;
11226     
11227     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
11228     // the load and the PHI.
11229     if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
11230         LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
11231         !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
11232       return 0;
11233       
11234     // If some of the loads have an alignment specified but not all of them,
11235     // we can't do the transformation.
11236     if ((LoadAlignment != 0) != (LI->getAlignment() != 0))
11237       return 0;
11238     
11239     LoadAlignment = std::min(LoadAlignment, LI->getAlignment());
11240     
11241     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
11242     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
11243     // the path through the other successor.
11244     if (isVolatile &&
11245         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
11246       return 0;
11247   }
11248   
11249   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
11250   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
11251   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstLI->getOperand(0)->getType(),
11252                                    PN.getName()+".in");
11253   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
11254   
11255   Value *InVal = FirstLI->getOperand(0);
11256   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
11257   
11258   // Add all operands to the new PHI.
11259   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11260     Value *NewInVal = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
11261     if (NewInVal != InVal)
11262       InVal = 0;
11263     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
11264   }
11265   
11266   Value *PhiVal;
11267   if (InVal) {
11268     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
11269     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
11270     PhiVal = InVal;
11271     delete NewPN;
11272   } else {
11273     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
11274     PhiVal = NewPN;
11275   }
11276   
11277   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
11278   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
11279   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
11280   if (isVolatile)
11281     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
11282       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
11283   
11284   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile, LoadAlignment);
11285 }
11286
11287
11288
11289 /// FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
11290 /// operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
11291 /// inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
11292 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
11293   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
11294
11295   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst))
11296     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
11297   if (isa<LoadInst>(FirstInst))
11298     return FoldPHIArgLoadIntoPHI(PN);
11299   
11300   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
11301   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
11302   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
11303   // code size and simplifying code.
11304   Constant *ConstantOp = 0;
11305   const Type *CastSrcTy = 0;
11306   
11307   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
11308     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
11309
11310     // Be careful about transforming integer PHIs.  We don't want to pessimize
11311     // the code by turning an i32 into an i1293.
11312     if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && isa<IntegerType>(CastSrcTy)) {
11313       if (!ShouldChangeType(PN.getType(), CastSrcTy, TD))
11314         return 0;
11315     }
11316   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
11317     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
11318     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
11319     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
11320     if (ConstantOp == 0)
11321       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
11322   } else {
11323     return 0;  // Cannot fold this operation.
11324   }
11325
11326   // Check to see if all arguments are the same operation.
11327   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11328     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
11329     if (I == 0 || !I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
11330       return 0;
11331     if (CastSrcTy) {
11332       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
11333         return 0;  // Cast operation must match.
11334     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
11335       return 0;
11336     }
11337   }
11338
11339   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
11340   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
11341   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
11342                                    PN.getName()+".in");
11343   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
11344
11345   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
11346   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
11347
11348   // Add all operands to the new PHI.
11349   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11350     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
11351     if (NewInVal != InVal)
11352       InVal = 0;
11353     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
11354   }
11355
11356   Value *PhiVal;
11357   if (InVal) {
11358     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
11359     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
11360     PhiVal = InVal;
11361     delete NewPN;
11362   } else {
11363     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
11364     PhiVal = NewPN;
11365   }
11366
11367   // Insert and return the new operation.
11368   if (CastInst *FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
11369     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
11370   
11371   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
11372     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
11373   
11374   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
11375   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
11376                          PhiVal, ConstantOp);
11377 }
11378
11379 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
11380 /// that is dead.
11381 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
11382                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
11383   if (PN->use_empty()) return true;
11384   if (!PN->hasOneUse()) return false;
11385
11386   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
11387   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
11388     return true;
11389   
11390   // Don't scan crazily complex things.
11391   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
11392     return false;
11393
11394   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
11395     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
11396
11397   return false;
11398 }
11399
11400 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
11401 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
11402 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
11403 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
11404                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
11405   // See if we already saw this PHI node.
11406   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
11407     return true;
11408   
11409   // Don't scan crazily complex things.
11410   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
11411     return false;
11412  
11413   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
11414   // the value.
11415   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11416     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
11417     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
11418       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
11419         return false;
11420     } else if (Op != NonPhiInVal)
11421       return false;
11422   }
11423   
11424   return true;
11425 }
11426
11427
11428 namespace {
11429 struct PHIUsageRecord {
11430   unsigned PHIId;     // The ID # of the PHI (something determinstic to sort on)
11431   unsigned Shift;     // The amount shifted.
11432   Instruction *Inst;  // The trunc instruction.
11433   
11434   PHIUsageRecord(unsigned pn, unsigned Sh, Instruction *User)
11435     : PHIId(pn), Shift(Sh), Inst(User) {}
11436   
11437   bool operator<(const PHIUsageRecord &RHS) const {
11438     if (PHIId < RHS.PHIId) return true;
11439     if (PHIId > RHS.PHIId) return false;
11440     if (Shift < RHS.Shift) return true;
11441     if (Shift > RHS.Shift) return false;
11442     return Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
11443            RHS.Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
11444   }
11445 };
11446   
11447 struct LoweredPHIRecord {
11448   PHINode *PN;        // The PHI that was lowered.
11449   unsigned Shift;     // The amount shifted.
11450   unsigned Width;     // The width extracted.
11451   
11452   LoweredPHIRecord(PHINode *pn, unsigned Sh, const Type *Ty)
11453     : PN(pn), Shift(Sh), Width(Ty->getPrimitiveSizeInBits()) {}
11454   
11455   // Ctor form used by DenseMap.
11456   LoweredPHIRecord(PHINode *pn, unsigned Sh)
11457     : PN(pn), Shift(Sh), Width(0) {}
11458 };
11459 }
11460
11461 namespace llvm {
11462   template<>
11463   struct DenseMapInfo<LoweredPHIRecord> {
11464     static inline LoweredPHIRecord getEmptyKey() {
11465       return LoweredPHIRecord(0, 0);
11466     }
11467     static inline LoweredPHIRecord getTombstoneKey() {
11468       return LoweredPHIRecord(0, 1);
11469     }
11470     static unsigned getHashValue(const LoweredPHIRecord &Val) {
11471       return DenseMapInfo<PHINode*>::getHashValue(Val.PN) ^ (Val.Shift>>3) ^
11472              (Val.Width>>3);
11473     }
11474     static bool isEqual(const LoweredPHIRecord &LHS,
11475                         const LoweredPHIRecord &RHS) {
11476       return LHS.PN == RHS.PN && LHS.Shift == RHS.Shift &&
11477              LHS.Width == RHS.Width;
11478     }
11479   };
11480   template <>
11481   struct isPodLike<LoweredPHIRecord> { static const bool value = true; };
11482 }
11483
11484
11485 /// SliceUpIllegalIntegerPHI - This is an integer PHI and we know that it has an
11486 /// illegal type: see if it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If
11487 /// so, we split the PHI into the various pieces being extracted.  This sort of
11488 /// thing is introduced when SROA promotes an aggregate to large integer values.
11489 ///
11490 /// TODO: The user of the trunc may be an bitcast to float/double/vector or an
11491 /// inttoptr.  We should produce new PHIs in the right type.
11492 ///
11493 Instruction *InstCombiner::SliceUpIllegalIntegerPHI(PHINode &FirstPhi) {
11494   // PHIUsers - Keep track of all of the truncated values extracted from a set
11495   // of PHIs, along with their offset.  These are the things we want to rewrite.
11496   SmallVector<PHIUsageRecord, 16> PHIUsers;
11497   
11498   // PHIs are often mutually cyclic, so we keep track of a whole set of PHI
11499   // nodes which are extracted from. PHIsToSlice is a set we use to avoid
11500   // revisiting PHIs, PHIsInspected is a ordered list of PHIs that we need to
11501   // check the uses of (to ensure they are all extracts).
11502   SmallVector<PHINode*, 8> PHIsToSlice;
11503   SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIsInspected;
11504   
11505   PHIsToSlice.push_back(&FirstPhi);
11506   PHIsInspected.insert(&FirstPhi);
11507   
11508   for (unsigned PHIId = 0; PHIId != PHIsToSlice.size(); ++PHIId) {
11509     PHINode *PN = PHIsToSlice[PHIId];
11510     
11511     // Scan the input list of the PHI.  If any input is an invoke, and if the
11512     // input is defined in the predecessor, then we won't be split the critical
11513     // edge which is required to insert a truncate.  Because of this, we have to
11514     // bail out.
11515     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11516       InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(PN->getIncomingValue(i));
11517       if (II == 0) continue;
11518       if (II->getParent() != PN->getIncomingBlock(i))
11519         continue;
11520      
11521       // If we have a phi, and if it's directly in the predecessor, then we have
11522       // a critical edge where we need to put the truncate.  Since we can't
11523       // split the edge in instcombine, we have to bail out.
11524       return 0;
11525     }
11526       
11527     
11528     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
11529          UI != E; ++UI) {
11530       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
11531       
11532       // If the user is a PHI, inspect its uses recursively.
11533       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
11534         if (PHIsInspected.insert(UserPN))
11535           PHIsToSlice.push_back(UserPN);
11536         continue;
11537       }
11538       
11539       // Truncates are always ok.
11540       if (isa<TruncInst>(User)) {
11541         PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(PHIId, 0, User));
11542         continue;
11543       }
11544       
11545       // Otherwise it must be a lshr which can only be used by one trunc.
11546       if (User->getOpcode() != Instruction::LShr ||
11547           !User->hasOneUse() || !isa<TruncInst>(User->use_back()) ||
11548           !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
11549         return 0;
11550       
11551       unsigned Shift = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getZExtValue();
11552       PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(PHIId, Shift, User->use_back()));
11553     }
11554   }
11555   
11556   // If we have no users, they must be all self uses, just nuke the PHI.
11557   if (PHIUsers.empty())
11558     return ReplaceInstUsesWith(FirstPhi, UndefValue::get(FirstPhi.getType()));
11559   
11560   // If this phi node is transformable, create new PHIs for all the pieces
11561   // extracted out of it.  First, sort the users by their offset and size.
11562   array_pod_sort(PHIUsers.begin(), PHIUsers.end());
11563   
11564   DEBUG(errs() << "SLICING UP PHI: " << FirstPhi << '\n';
11565             for (unsigned i = 1, e = PHIsToSlice.size(); i != e; ++i)
11566               errs() << "AND USER PHI #" << i << ": " << *PHIsToSlice[i] <<'\n';
11567         );
11568   
11569   // PredValues - This is a temporary used when rewriting PHI nodes.  It is
11570   // hoisted out here to avoid construction/destruction thrashing.
11571   DenseMap<BasicBlock*, Value*> PredValues;
11572   
11573   // ExtractedVals - Each new PHI we introduce is saved here so we don't
11574   // introduce redundant PHIs.
11575   DenseMap<LoweredPHIRecord, PHINode*> ExtractedVals;
11576   
11577   for (unsigned UserI = 0, UserE = PHIUsers.size(); UserI != UserE; ++UserI) {
11578     unsigned PHIId = PHIUsers[UserI].PHIId;
11579     PHINode *PN = PHIsToSlice[PHIId];
11580     unsigned Offset = PHIUsers[UserI].Shift;
11581     const Type *Ty = PHIUsers[UserI].Inst->getType();
11582     
11583     PHINode *EltPHI;
11584     
11585     // If we've already lowered a user like this, reuse the previously lowered
11586     // value.
11587     if ((EltPHI = ExtractedVals[LoweredPHIRecord(PN, Offset, Ty)]) == 0) {
11588       
11589       // Otherwise, Create the new PHI node for this user.
11590       EltPHI = PHINode::Create(Ty, PN->getName()+".off"+Twine(Offset), PN);
11591       assert(EltPHI->getType() != PN->getType() &&
11592              "Truncate didn't shrink phi?");
11593     
11594       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11595         BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
11596         Value *&PredVal = PredValues[Pred];
11597         
11598         // If we already have a value for this predecessor, reuse it.
11599         if (PredVal) {
11600           EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11601           continue;
11602         }
11603
11604         // Handle the PHI self-reuse case.
11605         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
11606         if (InVal == PN) {
11607           PredVal = EltPHI;
11608           EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11609           continue;
11610         }
11611         
11612         if (PHINode *InPHI = dyn_cast<PHINode>(PN)) {
11613           // If the incoming value was a PHI, and if it was one of the PHIs we
11614           // already rewrote it, just use the lowered value.
11615           if (Value *Res = ExtractedVals[LoweredPHIRecord(InPHI, Offset, Ty)]) {
11616             PredVal = Res;
11617             EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11618             continue;
11619           }
11620         }
11621         
11622         // Otherwise, do an extract in the predecessor.
11623         Builder->SetInsertPoint(Pred, Pred->getTerminator());
11624         Value *Res = InVal;
11625         if (Offset)
11626           Res = Builder->CreateLShr(Res, ConstantInt::get(InVal->getType(),
11627                                                           Offset), "extract");
11628         Res = Builder->CreateTrunc(Res, Ty, "extract.t");
11629         PredVal = Res;
11630         EltPHI->addIncoming(Res, Pred);
11631         
11632         // If the incoming value was a PHI, and if it was one of the PHIs we are
11633         // rewriting, we will ultimately delete the code we inserted.  This
11634         // means we need to revisit that PHI to make sure we extract out the
11635         // needed piece.
11636         if (PHINode *OldInVal = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValue(i)))
11637           if (PHIsInspected.count(OldInVal)) {
11638             unsigned RefPHIId = std::find(PHIsToSlice.begin(),PHIsToSlice.end(),
11639                                           OldInVal)-PHIsToSlice.begin();
11640             PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(RefPHIId, Offset, 
11641                                               cast<Instruction>(Res)));
11642             ++UserE;
11643           }
11644       }
11645       PredValues.clear();
11646       
11647       DEBUG(errs() << "  Made element PHI for offset " << Offset << ": "
11648                    << *EltPHI << '\n');
11649       ExtractedVals[LoweredPHIRecord(PN, Offset, Ty)] = EltPHI;
11650     }
11651     
11652     // Replace the use of this piece with the PHI node.
11653     ReplaceInstUsesWith(*PHIUsers[UserI].Inst, EltPHI);
11654   }
11655   
11656   // Replace all the remaining uses of the PHI nodes (self uses and the lshrs)
11657   // with undefs.
11658   Value *Undef = UndefValue::get(FirstPhi.getType());
11659   for (unsigned i = 1, e = PHIsToSlice.size(); i != e; ++i)
11660     ReplaceInstUsesWith(*PHIsToSlice[i], Undef);
11661   return ReplaceInstUsesWith(FirstPhi, Undef);
11662 }
11663
11664 // PHINode simplification
11665 //
11666 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
11667   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
11668   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
11669   
11670   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
11671     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
11672
11673   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
11674   // reducing code size.
11675   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
11676       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
11677       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
11678       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
11679       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
11680       // than themselves more than once.
11681       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
11682     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
11683       return Result;
11684
11685   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
11686   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
11687   // PHI)... break the cycle.
11688   if (PN.hasOneUse()) {
11689     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
11690     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
11691       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
11692       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
11693       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
11694         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
11695     }
11696    
11697     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
11698     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
11699     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
11700     // common case here is good because the only other things that catch this
11701     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
11702     // late.
11703     if (PHIUser->hasOneUse() &&
11704         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
11705         PHIUser->use_back() == &PN) {
11706       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
11707     }
11708   }
11709
11710   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
11711   // same value, for example:
11712   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
11713   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
11714   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
11715   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
11716   {
11717     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
11718     // Scan for the first non-phi operand.
11719     while (InValNo != NumOperandVals && 
11720            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
11721       ++InValNo;
11722
11723     if (InValNo != NumOperandVals) {
11724       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
11725       
11726       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
11727       // there is no need to recursively scan other phis.
11728       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
11729         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
11730         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
11731           break;
11732       }
11733       
11734       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
11735       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
11736       // the value.
11737       if (InValNo == NumOperandVals) {
11738         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
11739         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
11740           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
11741       }
11742     }
11743   }
11744
11745   // If there are multiple PHIs, sort their operands so that they all list
11746   // the blocks in the same order. This will help identical PHIs be eliminated
11747   // by other passes. Other passes shouldn't depend on this for correctness
11748   // however.
11749   PHINode *FirstPN = cast<PHINode>(PN.getParent()->begin());
11750   if (&PN != FirstPN)
11751     for (unsigned i = 0, e = FirstPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11752       BasicBlock *BBA = PN.getIncomingBlock(i);
11753       BasicBlock *BBB = FirstPN->getIncomingBlock(i);
11754       if (BBA != BBB) {
11755         Value *VA = PN.getIncomingValue(i);
11756         unsigned j = PN.getBasicBlockIndex(BBB);
11757         Value *VB = PN.getIncomingValue(j);
11758         PN.setIncomingBlock(i, BBB);
11759         PN.setIncomingValue(i, VB);
11760         PN.setIncomingBlock(j, BBA);
11761         PN.setIncomingValue(j, VA);
11762         // NOTE: Instcombine normally would want us to "return &PN" if we
11763         // modified any of the operands of an instruction.  However, since we
11764         // aren't adding or removing uses (just rearranging them) we don't do
11765         // this in this case.
11766       }
11767     }
11768
11769   // If this is an integer PHI and we know that it has an illegal type, see if
11770   // it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If so, we split the
11771   // PHI into the various pieces being extracted.  This sort of thing is
11772   // introduced when SROA promotes an aggregate to a single large integer type.
11773   if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && TD &&
11774       !TD->isLegalInteger(PN.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))
11775     if (Instruction *Res = SliceUpIllegalIntegerPHI(PN))
11776       return Res;
11777   
11778   return 0;
11779 }
11780
11781 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
11782   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
11783
11784   if (Value *V = SimplifyGEPInst(&Ops[0], Ops.size(), TD))
11785     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
11786
11787   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
11788
11789   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
11790     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
11791
11792   // Eliminate unneeded casts for indices.
11793   if (TD) {
11794     bool MadeChange = false;
11795     unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits();
11796     
11797     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
11798     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
11799          I != E; ++I, ++GTI) {
11800       if (!isa<SequentialType>(*GTI)) continue;
11801       
11802       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
11803       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.  This
11804       // explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
11805       unsigned OpBits = cast<IntegerType>((*I)->getType())->getBitWidth();
11806       if (OpBits == PtrSize)
11807         continue;
11808       
11809       *I = Builder->CreateIntCast(*I, TD->getIntPtrType(GEP.getContext()),true);
11810       MadeChange = true;
11811     }
11812     if (MadeChange) return &GEP;
11813   }
11814
11815   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
11816   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
11817   // getelementptr instructions into a single instruction.
11818   //
11819   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
11820     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
11821     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
11822     // avoids us creating a TON of code in some cases.
11823     //
11824     if (GetElementPtrInst *SrcGEP =
11825           dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src->getOperand(0)))
11826       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2)
11827         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
11828
11829     SmallVector<Value*, 8> Indices;
11830
11831     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
11832     bool EndsWithSequential = false;
11833     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
11834          I != E; ++I)
11835       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
11836
11837     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
11838     if (EndsWithSequential) {
11839       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
11840       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
11841       //
11842       Value *Sum;
11843       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
11844       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
11845       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
11846         Sum = GO1;
11847       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
11848         Sum = SO1;
11849       } else {
11850         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
11851         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
11852         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
11853         // normalized.
11854         if (SO1->getType() != GO1->getType())
11855           return 0;
11856         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
11857       }
11858
11859       // Update the GEP in place if possible.
11860       if (Src->getNumOperands() == 2) {
11861         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
11862         GEP.setOperand(1, Sum);
11863         return &GEP;
11864       }
11865       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
11866       Indices.push_back(Sum);
11867       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
11868     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
11869                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
11870                Src->getNumOperands() != 1) {
11871       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
11872       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
11873       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
11874     }
11875
11876     if (!Indices.empty())
11877       return (cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() &&
11878               Src->isInBounds()) ?
11879         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
11880                                           Indices.end(), GEP.getName()) :
11881         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
11882                                   Indices.end(), GEP.getName());
11883   }
11884   
11885   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
11886   if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {
11887     assert(isa<PointerType>(X->getType()) && "Must be cast from pointer");
11888
11889     // If the input bitcast is actually "bitcast(bitcast(x))", then we don't 
11890     // want to change the gep until the bitcasts are eliminated.
11891     if (getBitCastOperand(X)) {
11892       Worklist.AddValue(PtrOp);
11893       return 0;
11894     }
11895     
11896     bool HasZeroPointerIndex = false;
11897     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
11898       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
11899     
11900     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
11901     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
11902     //
11903     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
11904     //           into     : GEP i8* X, ...
11905     // 
11906     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
11907     if (HasZeroPointerIndex) {
11908       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
11909       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
11910       if (const ArrayType *CATy =
11911           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
11912         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
11913         if (CATy->getElementType() == XTy->getElementType()) {
11914           // -> GEP i8* X, ...
11915           SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
11916           return cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11917             GetElementPtrInst::CreateInBounds(X, Indices.begin(), Indices.end(),
11918                                               GEP.getName()) :
11919             GetElementPtrInst::Create(X, Indices.begin(), Indices.end(),
11920                                       GEP.getName());
11921         }
11922         
11923         if (const ArrayType *XATy = dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType())){
11924           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
11925           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
11926             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
11927             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
11928             // to an array of the same type as the destination pointer
11929             // array.  Because the array type is never stepped over (there
11930             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
11931             GEP.setOperand(0, X);
11932             return &GEP;
11933           }
11934         }
11935       }
11936     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
11937       // Transform things like:
11938       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
11939       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
11940       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
11941       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
11942       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
11943           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
11944           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
11945         Value *Idx[2];
11946         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11947         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
11948         Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11949           Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
11950           Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
11951         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
11952         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
11953       }
11954       
11955       // Transform things like:
11956       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
11957       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
11958       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
11959       
11960       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::getInt8Ty(*Context)) {
11961         uint64_t ArrayEltSize =
11962             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
11963         
11964         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
11965         // allow either a mul, shift, or constant here.
11966         Value *NewIdx = 0;
11967         ConstantInt *Scale = 0;
11968         if (ArrayEltSize == 1) {
11969           NewIdx = GEP.getOperand(1);
11970           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
11971         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
11972           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
11973           Scale = CI;
11974         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
11975           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
11976               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
11977             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
11978             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
11979             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
11980                                      1ULL << ShAmtVal);
11981             NewIdx = Inst->getOperand(0);
11982           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
11983                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
11984             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
11985             NewIdx = Inst->getOperand(0);
11986           }
11987         }
11988         
11989         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
11990         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
11991         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
11992         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
11993         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
11994             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
11995           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
11996                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
11997           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
11998             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
11999                                                        false /*ZExt*/);
12000             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
12001           }
12002
12003           // Insert the new GEP instruction.
12004           Value *Idx[2];
12005           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
12006           Idx[1] = NewIdx;
12007           Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
12008             Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
12009             Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
12010           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
12011           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
12012         }
12013       }
12014     }
12015   }
12016   
12017   /// See if we can simplify:
12018   ///   X = bitcast A* to B*
12019   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
12020   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
12021   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
12022   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
12023     if (TD &&
12024         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
12025       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
12026       // a constant back from EmitGEPOffset.
12027       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP, *this));
12028       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
12029       
12030       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
12031       // with a bitcast of the real input to the dest type.
12032       if (Offset == 0) {
12033         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
12034         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
12035         if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
12036             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
12037           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
12038           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
12039             if (I != BCI) {
12040               I->takeName(BCI);
12041               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
12042               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
12043             }
12044             return &GEP;
12045           }
12046         }
12047         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
12048       }
12049       
12050       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
12051       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
12052       // GEP.
12053       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
12054       const Type *InTy =
12055         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
12056       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD, Context)) {
12057         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
12058           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
12059                                      NewIndices.end()) :
12060           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
12061                              NewIndices.end());
12062         
12063         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
12064           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
12065         NGEP->takeName(&GEP);
12066         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
12067       }
12068     }
12069   }    
12070     
12071   return 0;
12072 }
12073
12074 Instruction *InstCombiner::visitAllocaInst(AllocaInst &AI) {
12075   // Convert: alloca Ty, C - where C is a constant != 1 into: alloca [C x Ty], 1
12076   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
12077     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
12078       const Type *NewTy = 
12079         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
12080       assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
12081       AllocaInst *New = Builder->CreateAlloca(NewTy, 0, AI.getName());
12082       New->setAlignment(AI.getAlignment());
12083
12084       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
12085       // allocas if possible...also skip interleaved debug info
12086       //
12087       BasicBlock::iterator It = New;
12088       while (isa<AllocaInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It)) ++It;
12089
12090       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
12091       // insert our getelementptr instruction...
12092       //
12093       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
12094       Value *Idx[2];
12095       Idx[0] = NullIdx;
12096       Idx[1] = NullIdx;
12097       Value *V = GetElementPtrInst::CreateInBounds(New, Idx, Idx + 2,
12098                                                    New->getName()+".sub", It);
12099
12100       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
12101       // allocation.
12102       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
12103     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
12104       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
12105     }
12106   }
12107
12108   if (TD && isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
12109     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
12110     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate
12111     // and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
12112     if (TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
12113       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
12114
12115     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
12116     if (AI.getAlignment() == 0)
12117       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
12118   }
12119
12120   return 0;
12121 }
12122
12123 Instruction *InstCombiner::visitFree(Instruction &FI) {
12124   Value *Op = FI.getOperand(1);
12125
12126   // free undef -> unreachable.
12127   if (isa<UndefValue>(Op)) {
12128     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
12129     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
12130            UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)), &FI);
12131     return EraseInstFromFunction(FI);
12132   }
12133   
12134   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
12135   // when lots of inlining happens.
12136   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
12137     return EraseInstFromFunction(FI);
12138
12139   // If we have a malloc call whose only use is a free call, delete both.
12140   if (isMalloc(Op)) {
12141     if (CallInst* CI = extractMallocCallFromBitCast(Op)) {
12142       if (Op->hasOneUse() && CI->hasOneUse()) {
12143         EraseInstFromFunction(FI);
12144         EraseInstFromFunction(*CI);
12145         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
12146       }
12147     } else {
12148       // Op is a call to malloc
12149       if (Op->hasOneUse()) {
12150         EraseInstFromFunction(FI);
12151         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
12152       }
12153     }
12154   }
12155
12156   return 0;
12157 }
12158
12159 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
12160 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
12161                                         const TargetData *TD) {
12162   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
12163   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
12164   LLVMContext *Context = IC.getContext();
12165
12166   const PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI->getType());
12167   const Type *DestPTy = DestTy->getElementType();
12168   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
12169
12170     // If the address spaces don't match, don't eliminate the cast.
12171     if (DestTy->getAddressSpace() != SrcTy->getAddressSpace())
12172       return 0;
12173
12174     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
12175
12176     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
12177          isa<VectorType>(DestPTy)) {
12178       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
12179       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
12180       // constants.
12181       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
12182         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
12183           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
12184             Value *Idxs[2];
12185             Idxs[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
12186             Idxs[1] = Idxs[0];
12187             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
12188             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
12189             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
12190           }
12191
12192       if (IC.getTargetData() &&
12193           (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
12194             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
12195           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
12196           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
12197           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
12198           IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
12199                IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
12200
12201         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
12202         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
12203         // the result of the loaded value.
12204         Value *NewLoad = 
12205           IC.Builder->CreateLoad(CastOp, LI.isVolatile(), CI->getName());
12206         // Now cast the result of the load.
12207         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
12208       }
12209     }
12210   }
12211   return 0;
12212 }
12213
12214 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
12215   Value *Op = LI.getOperand(0);
12216
12217   // Attempt to improve the alignment.
12218   if (TD) {
12219     unsigned KnownAlign =
12220       GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD->getPrefTypeAlignment(LI.getType()));
12221     if (KnownAlign >
12222         (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
12223                                   LI.getAlignment()))
12224       LI.setAlignment(KnownAlign);
12225   }
12226
12227   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe.
12228   if (isa<CastInst>(Op))
12229     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
12230       return Res;
12231
12232   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
12233   if (LI.isVolatile()) return 0;
12234   
12235   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
12236   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
12237   // separated by a few arithmetic operations.
12238   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
12239   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
12240     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
12241
12242   // load(gep null, ...) -> unreachable
12243   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
12244     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
12245     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
12246     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) && GEPI->getPointerAddressSpace() == 0){
12247       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
12248       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
12249       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
12250       // CFG.
12251       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
12252                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
12253       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
12254     }
12255   } 
12256
12257   // load null/undef -> unreachable
12258   // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
12259   if (isa<UndefValue>(Op) ||
12260       (isa<ConstantPointerNull>(Op) && LI.getPointerAddressSpace() == 0)) {
12261     // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
12262     // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
12263     // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
12264     new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
12265                   Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
12266     return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
12267   }
12268
12269   // Instcombine load (constantexpr_cast global) -> cast (load global)
12270   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
12271     if (CE->isCast())
12272       if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
12273         return Res;
12274   
12275   if (Op->hasOneUse()) {
12276     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
12277     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
12278     // exposes redundancy in the code.
12279     //
12280     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
12281     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
12282     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
12283     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
12284     // unconditionally.
12285     //
12286     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
12287       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
12288       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
12289           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
12290         Value *V1 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(1),
12291                                         SI->getOperand(1)->getName()+".val");
12292         Value *V2 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(2),
12293                                         SI->getOperand(2)->getName()+".val");
12294         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
12295       }
12296
12297       // load (select (cond, null, P)) -> load P
12298       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
12299         if (C->isNullValue()) {
12300           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
12301           return &LI;
12302         }
12303
12304       // load (select (cond, P, null)) -> load P
12305       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
12306         if (C->isNullValue()) {
12307           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
12308           return &LI;
12309         }
12310     }
12311   }
12312   return 0;
12313 }
12314
12315 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
12316 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
12317 /// SROA/mem2reg of the memory object.
12318 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
12319   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
12320   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
12321
12322   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
12323   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
12324   if (SrcTy == 0) return 0;
12325   
12326   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
12327
12328   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
12329     return 0;
12330   
12331   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
12332   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
12333   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
12334   /// on 32-bit hosts.
12335   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
12336   
12337   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
12338   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
12339   // constants.
12340   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
12341     // Index through pointer.
12342     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*IC.getContext()));
12343     NewGEPIndices.push_back(Zero);
12344     
12345     while (1) {
12346       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
12347         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
12348           break;
12349         NewGEPIndices.push_back(Zero);
12350         SrcPTy = STy->getElementType(0);
12351       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
12352         NewGEPIndices.push_back(Zero);
12353         SrcPTy = ATy->getElementType();
12354       } else {
12355         break;
12356       }
12357     }
12358     
12359     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
12360   }
12361
12362   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
12363     return 0;
12364   
12365   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
12366   // values with different sizes, we can't do the transformation.
12367   if (!IC.getTargetData() ||
12368       SrcTy->getAddressSpace() != 
12369         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
12370       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
12371       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy))
12372     return 0;
12373
12374   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
12375   // the same size.  Instead of casting the pointer before 
12376   // the store, cast the value to be stored.
12377   Value *NewCast;
12378   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
12379   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
12380   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
12381   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
12382   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
12383     if (CastSrcTy->isInteger())
12384       opcode = Instruction::IntToPtr;
12385   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
12386     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
12387       opcode = Instruction::PtrToInt;
12388   }
12389   
12390   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
12391   // emit a GEP to index into its first field.
12392   if (!NewGEPIndices.empty())
12393     CastOp = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
12394                                            NewGEPIndices.end());
12395   
12396   NewCast = IC.Builder->CreateCast(opcode, SIOp0, CastDstTy,
12397                                    SIOp0->getName()+".c");
12398   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
12399 }
12400
12401 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
12402 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
12403 /// value in code like this:
12404 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
12405 ///   store i32 0, i32* %t0
12406 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
12407 ///   %t2 = load i32* %t1
12408 ///
12409 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
12410   // Test if the values are trivially equivalent.
12411   if (A == B) return true;
12412   
12413   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
12414   // This uses isIdenticalToWhenDefined instead of isIdenticalTo because
12415   // its only used to compare two uses within the same basic block, which
12416   // means that they'll always either have the same value or one of them
12417   // will have an undefined value.
12418   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
12419       isa<CastInst>(A) ||
12420       isa<PHINode>(A) ||
12421       isa<GetElementPtrInst>(A))
12422     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
12423       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalToWhenDefined(BI))
12424         return true;
12425   
12426   // Otherwise they may not be equivalent.
12427   return false;
12428 }
12429
12430 // If this instruction has two uses, one of which is a llvm.dbg.declare,
12431 // return the llvm.dbg.declare.
12432 DbgDeclareInst *InstCombiner::hasOneUsePlusDeclare(Value *V) {
12433   if (!V->hasNUses(2))
12434     return 0;
12435   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
12436        UI != E; ++UI) {
12437     if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI))
12438       return DI;
12439     if (isa<BitCastInst>(UI) && UI->hasOneUse()) {
12440       if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI->use_begin()))
12441         return DI;
12442       }
12443   }
12444   return 0;
12445 }
12446
12447 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
12448   Value *Val = SI.getOperand(0);
12449   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
12450
12451   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
12452   // alloca dead.
12453   // If the RHS is an alloca with a two uses, the other one being a 
12454   // llvm.dbg.declare, zapify the store and the declare, making the
12455   // alloca dead.  We must do this to prevent declare's from affecting
12456   // codegen.
12457   if (!SI.isVolatile()) {
12458     if (Ptr->hasOneUse()) {
12459       if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
12460         EraseInstFromFunction(SI);
12461         ++NumCombined;
12462         return 0;
12463       }
12464       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
12465         if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
12466           if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
12467             EraseInstFromFunction(SI);
12468             ++NumCombined;
12469             return 0;
12470           }
12471           if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(GEP->getOperand(0))) {
12472             EraseInstFromFunction(*DI);
12473             EraseInstFromFunction(SI);
12474             ++NumCombined;
12475             return 0;
12476           }
12477         }
12478       }
12479     }
12480     if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(Ptr)) {
12481       EraseInstFromFunction(*DI);
12482       EraseInstFromFunction(SI);
12483       ++NumCombined;
12484       return 0;
12485     }
12486   }
12487
12488   // Attempt to improve the alignment.
12489   if (TD) {
12490     unsigned KnownAlign =
12491       GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD->getPrefTypeAlignment(Val->getType()));
12492     if (KnownAlign >
12493         (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
12494                                   SI.getAlignment()))
12495       SI.setAlignment(KnownAlign);
12496   }
12497
12498   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
12499   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
12500   // situation often occurs with bitfield accesses.
12501   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
12502   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
12503        --ScanInsts) {
12504     --BBI;
12505     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
12506     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
12507     // It is necessary for correctness to skip those that feed into a
12508     // llvm.dbg.declare, as these are not present when debugging is off.
12509     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12510         (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
12511       ScanInsts++;
12512       continue;
12513     }    
12514     
12515     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
12516       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
12517       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
12518                                                           SI.getOperand(1))) {
12519         ++NumDeadStore;
12520         ++BBI;
12521         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
12522         continue;
12523       }
12524       break;
12525     }
12526     
12527     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
12528     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
12529     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
12530     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
12531       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
12532           !SI.isVolatile()) {
12533         EraseInstFromFunction(SI);
12534         ++NumCombined;
12535         return 0;
12536       }
12537       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
12538       // may not be dead.
12539       break;
12540     }
12541     
12542     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
12543     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
12544       break;
12545   }
12546   
12547   
12548   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
12549
12550   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
12551   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) && SI.getPointerAddressSpace() == 0) {
12552     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
12553       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
12554       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
12555         Worklist.Add(U);  // Dropped a use.
12556       ++NumCombined;
12557     }
12558     return 0;  // Do not modify these!
12559   }
12560
12561   // store undef, Ptr -> noop
12562   if (isa<UndefValue>(Val)) {
12563     EraseInstFromFunction(SI);
12564     ++NumCombined;
12565     return 0;
12566   }
12567
12568   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
12569   // source instead.
12570   if (isa<CastInst>(Ptr))
12571     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
12572       return Res;
12573   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
12574     if (CE->isCast())
12575       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
12576         return Res;
12577
12578   
12579   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
12580   // excepting debug info instructions and the pointer bitcasts that feed
12581   // into them), and if the block ends with an unconditional branch, try
12582   // to move it to the successor block.
12583   BBI = &SI; 
12584   do {
12585     ++BBI;
12586   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12587            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType())));
12588   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
12589     if (BI->isUnconditional())
12590       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
12591         return 0;  // xform done!
12592   
12593   return 0;
12594 }
12595
12596 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
12597 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
12598 /// into a phi node with a store in the successor.
12599 ///
12600 /// Simplify things like:
12601 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
12602 /// into a phi node with a store in the successor.
12603 ///
12604 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
12605   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
12606   
12607   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
12608   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
12609   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
12610   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
12611   
12612   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
12613   // the other predecessor.
12614   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
12615   BasicBlock *OtherBB = 0;
12616   if (*PI != StoreBB)
12617     OtherBB = *PI;
12618   ++PI;
12619   if (PI == pred_end(DestBB))
12620     return false;
12621   
12622   if (*PI != StoreBB) {
12623     if (OtherBB)
12624       return false;
12625     OtherBB = *PI;
12626   }
12627   if (++PI != pred_end(DestBB))
12628     return false;
12629
12630   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
12631   // for example, if SI is in an infinite loop)
12632   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
12633     return false;
12634
12635   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
12636   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
12637   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
12638   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
12639     return false;
12640   
12641   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
12642   // else' case.  there is an instruction before the branch.
12643   StoreInst *OtherStore = 0;
12644   if (OtherBr->isUnconditional()) {
12645     --BBI;
12646     // Skip over debugging info.
12647     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12648            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
12649       if (BBI==OtherBB->begin())
12650         return false;
12651       --BBI;
12652     }
12653     // If this isn't a store, isn't a store to the same location, or if the
12654     // alignments differ, bail out.
12655     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
12656     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
12657         OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
12658       return false;
12659   } else {
12660     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
12661     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
12662     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
12663         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
12664       return false;
12665     
12666     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
12667     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
12668     // lives in OtherBB.
12669     for (;; --BBI) {
12670       // Check to see if we find the matching store.
12671       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
12672         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
12673             OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
12674           return false;
12675         break;
12676       }
12677       // If we find something that may be using or overwriting the stored
12678       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
12679       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
12680           BBI == OtherBB->begin())
12681         return false;
12682     }
12683     
12684     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
12685     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
12686     // StoreBB.
12687     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
12688       // FIXME: This should really be AA driven.
12689       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
12690         return false;
12691     }
12692   }
12693   
12694   // Insert a PHI node now if we need it.
12695   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
12696   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
12697     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
12698     PN->reserveOperandSpace(2);
12699     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
12700     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
12701     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
12702   }
12703   
12704   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
12705   // insert it.
12706   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
12707   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
12708                                     OtherStore->isVolatile(),
12709                                     SI.getAlignment()), *BBI);
12710   
12711   // Nuke the old stores.
12712   EraseInstFromFunction(SI);
12713   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
12714   ++NumCombined;
12715   return true;
12716 }
12717
12718
12719 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
12720   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
12721   Value *X = 0;
12722   BasicBlock *TrueDest;
12723   BasicBlock *FalseDest;
12724   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
12725       !isa<Constant>(X)) {
12726     // Swap Destinations and condition...
12727     BI.setCondition(X);
12728     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12729     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12730     return &BI;
12731   }
12732
12733   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
12734   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
12735   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
12736                              TrueDest, FalseDest)) &&
12737       BI.getCondition()->hasOneUse())
12738     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
12739         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
12740       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
12741       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
12742       
12743       // Swap Destinations and condition.
12744       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12745       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12746       Worklist.Add(Cond);
12747       return &BI;
12748     }
12749
12750   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
12751   ICmpInst::Predicate IPred;
12752   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
12753                       TrueDest, FalseDest)) &&
12754       BI.getCondition()->hasOneUse())
12755     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
12756         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
12757         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
12758       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
12759       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
12760       // Swap Destinations and condition.
12761       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12762       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12763       Worklist.Add(Cond);
12764       return &BI;
12765     }
12766
12767   return 0;
12768 }
12769
12770 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
12771   Value *Cond = SI.getCondition();
12772   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
12773     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
12774       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
12775         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
12776         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
12777           SI.setOperand(i,
12778                    ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
12779                                                 AddRHS));
12780         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
12781         Worklist.Add(I);
12782         return &SI;
12783       }
12784   }
12785   return 0;
12786 }
12787
12788 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
12789   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
12790
12791   if (!EV.hasIndices())
12792     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
12793
12794   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
12795     if (isa<UndefValue>(C))
12796       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
12797       
12798     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
12799       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
12800
12801     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
12802       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
12803       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
12804       if (EV.getNumIndices() > 1)
12805         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
12806         // first index
12807         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
12808       else
12809         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
12810     }
12811     return 0; // Can't handle other constants
12812   } 
12813   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
12814     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
12815     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
12816     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
12817          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
12818          exti != exte && insi != inse;
12819          ++exti, ++insi) {
12820       if (*insi != *exti)
12821         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
12822         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
12823         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
12824         // operand of the insert. i.e., replace
12825         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
12826         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
12827         // with
12828         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
12829         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
12830                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
12831     }
12832     if (exti == exte && insi == inse)
12833       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
12834       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
12835       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
12836       // with "i32 42"
12837       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
12838     if (exti == exte) {
12839       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
12840       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
12841       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
12842       // with
12843       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
12844       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
12845       // by switching the order of the insert and extract (though the
12846       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
12847       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
12848                                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end());
12849       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
12850                                      insi, inse);
12851     }
12852     if (insi == inse)
12853       // The insert list is a prefix of the extract list
12854       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
12855       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
12856       // i.e., replace
12857       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
12858       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
12859       // with
12860       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
12861       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
12862                                       exti, exte);
12863   }
12864   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
12865     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
12866     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
12867     // just get one value..
12868     if (II->hasOneUse()) {
12869       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
12870       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
12871       // and replace it with a traditional binary instruction.
12872       switch (II->getIntrinsicID()) {
12873       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
12874       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
12875         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
12876           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
12877           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
12878           EraseInstFromFunction(*II);
12879           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
12880         }
12881         break;
12882       case Intrinsic::usub_with_overflow:
12883       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
12884         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
12885           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
12886           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
12887           EraseInstFromFunction(*II);
12888           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
12889         }
12890         break;
12891       case Intrinsic::umul_with_overflow:
12892       case Intrinsic::smul_with_overflow:
12893         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
12894           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
12895           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
12896           EraseInstFromFunction(*II);
12897           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
12898         }
12899         break;
12900       default:
12901         break;
12902       }
12903     }
12904   }
12905   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
12906   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
12907   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
12908   // the value inserted, if appropriate).
12909   return 0;
12910 }
12911
12912 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
12913 /// is to leave as a vector operation.
12914 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
12915   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
12916     return true;
12917   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
12918     if (isConstant) return true;
12919     // If all elts are the same, we can extract.
12920     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
12921     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
12922       if (C->getOperand(i) != Op0)
12923         return false;
12924     return true;
12925   }
12926   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
12927   if (!I) return false;
12928   
12929   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
12930   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
12931   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
12932       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
12933     return true;
12934   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
12935     return true;
12936   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
12937     if (BO->hasOneUse() &&
12938         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
12939          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
12940       return true;
12941   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
12942     if (CI->hasOneUse() &&
12943         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
12944          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
12945       return true;
12946   
12947   return false;
12948 }
12949
12950 /// Read and decode a shufflevector mask.
12951 ///
12952 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
12953 /// elements in the input.
12954 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
12955   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
12956   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
12957     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
12958   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
12959     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
12960
12961   std::vector<unsigned> Result;
12962   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
12963   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
12964     if (isa<UndefValue>(*i))
12965       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
12966     else
12967       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
12968   return Result;
12969 }
12970
12971 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
12972 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
12973 /// extracted from the vector.
12974 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo,
12975                                 LLVMContext *Context) {
12976   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
12977   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
12978   unsigned Width = PTy->getNumElements();
12979   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
12980     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12981   
12982   if (isa<UndefValue>(V))
12983     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12984   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
12985     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
12986   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
12987     return CP->getOperand(EltNo);
12988   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12989     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
12990     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
12991       return 0;
12992     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
12993     
12994     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
12995     // inserted value.
12996     if (EltNo == IIElt) 
12997       return III->getOperand(1);
12998     
12999     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
13000     // vector input.
13001     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo, Context);
13002   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
13003     unsigned LHSWidth =
13004       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
13005     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
13006     if (InEl < LHSWidth)
13007       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl, Context);
13008     else if (InEl < LHSWidth*2)
13009       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth, Context);
13010     else
13011       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
13012   }
13013   
13014   // Otherwise, we don't know.
13015   return 0;
13016 }
13017
13018 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
13019   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
13020   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
13021     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
13022
13023   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
13024   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
13025     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
13026   
13027   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
13028     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
13029     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
13030     // (we do that below, but only when the index is constant).
13031     Constant *op0 = C->getOperand(0);
13032     for (unsigned i = 1; i != C->getNumOperands(); ++i)
13033       if (C->getOperand(i) != op0) {
13034         op0 = 0; 
13035         break;
13036       }
13037     if (op0)
13038       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
13039   }
13040   
13041   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
13042   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
13043   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
13044     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
13045     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
13046       
13047     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
13048     // crashing the code below.
13049     if (IndexVal >= VectorWidth)
13050       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
13051     
13052     // This instruction only demands the single element from the input vector.
13053     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
13054     // property.
13055     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
13056       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
13057       APInt DemandedMask(VectorWidth, 1 << IndexVal);
13058       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
13059                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
13060         EI.setOperand(0, V);
13061         return &EI;
13062       }
13063     }
13064     
13065     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal, Context))
13066       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
13067     
13068     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
13069     // the same number of elements, see if we can find the source element from
13070     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
13071     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
13072       if (const VectorType *VT = 
13073               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
13074         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
13075           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0),
13076                                              IndexVal, Context))
13077             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
13078     }
13079   }
13080   
13081   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
13082     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
13083     // profitable to do so
13084     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
13085       if (I->hasOneUse() &&
13086           CheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
13087         Value *newEI0 =
13088           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
13089                                         EI.getName()+".lhs");
13090         Value *newEI1 =
13091           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
13092                                         EI.getName()+".rhs");
13093         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
13094       }
13095     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
13096       // Extracting the inserted element?
13097       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
13098         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
13099       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
13100       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
13101       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
13102         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
13103         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
13104         return &EI;
13105       }
13106     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
13107       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
13108       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
13109       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
13110         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
13111         Value *Src;
13112         unsigned LHSWidth =
13113           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
13114
13115         if (SrcIdx < LHSWidth)
13116           Src = SVI->getOperand(0);
13117         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
13118           SrcIdx -= LHSWidth;
13119           Src = SVI->getOperand(1);
13120         } else {
13121           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
13122         }
13123         return ExtractElementInst::Create(Src,
13124                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), SrcIdx,
13125                                           false));
13126       }
13127     }
13128     // FIXME: Canonicalize extractelement(bitcast) -> bitcast(extractelement)
13129   }
13130   return 0;
13131 }
13132
13133 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
13134 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
13135 /// Otherwise, return false.
13136 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
13137                                          std::vector<Constant*> &Mask,
13138                                          LLVMContext *Context) {
13139   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
13140          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
13141   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
13142
13143   if (isa<UndefValue>(V)) {
13144     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
13145     return true;
13146   } else if (V == LHS) {
13147     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
13148       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i));
13149     return true;
13150   } else if (V == RHS) {
13151     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
13152       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i+NumElts));
13153     return true;
13154   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
13155     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
13156     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
13157     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
13158     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
13159     
13160     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
13161       return false;
13162     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
13163     
13164     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
13165       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
13166       // transitively ok.
13167       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask, Context)) {
13168         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
13169         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context));
13170         return true;
13171       }      
13172     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
13173       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
13174           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
13175         unsigned ExtractedIdx =
13176           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
13177         
13178         // This must be extracting from either LHS or RHS.
13179         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
13180           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
13181           // transitively ok.
13182           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask, Context)) {
13183             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
13184             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
13185               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
13186                  ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx);
13187             } else {
13188               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
13189               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
13190                 ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx+NumElts);
13191               
13192             }
13193             return true;
13194           }
13195         }
13196       }
13197     }
13198   }
13199   // TODO: Handle shufflevector here!
13200   
13201   return false;
13202 }
13203
13204 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
13205 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
13206 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
13207 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
13208                                      Value *&RHS, LLVMContext *Context) {
13209   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
13210          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
13211          "Invalid shuffle!");
13212   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
13213
13214   if (isa<UndefValue>(V)) {
13215     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
13216     return V;
13217   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
13218     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0));
13219     return V;
13220   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
13221     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
13222     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
13223     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
13224     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
13225     
13226     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
13227       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
13228           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
13229         unsigned ExtractedIdx =
13230           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
13231         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
13232         
13233         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
13234         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
13235         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
13236           RHS = EI->getOperand(0);
13237           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS, Context);
13238           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
13239             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NumElts+ExtractedIdx);
13240           return V;
13241         }
13242         
13243         if (VecOp == RHS) {
13244           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask,
13245                                             RHS, Context);
13246           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
13247           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
13248             if (i != InsertedIdx)
13249               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NumElts+i);
13250           }
13251           return V;
13252         }
13253         
13254         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
13255         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
13256         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask,
13257                                          Context))
13258           return EI->getOperand(0);
13259         
13260       }
13261     }
13262   }
13263   // TODO: Handle shufflevector here!
13264   
13265   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
13266   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
13267     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i));
13268   return V;
13269 }
13270
13271 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
13272   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
13273   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
13274   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
13275   
13276   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
13277   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
13278     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
13279   
13280   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
13281   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
13282   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
13283     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
13284         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
13285       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
13286       unsigned ExtractedIdx =
13287         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
13288       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
13289       
13290       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
13291         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
13292       
13293       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
13294         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
13295       
13296       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
13297       // back into the same place, just use the input vector.
13298       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
13299         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
13300       
13301       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
13302       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
13303       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
13304         std::vector<Constant*> Mask;
13305         Value *RHS = 0;
13306         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS, Context);
13307         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
13308         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
13309         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS,
13310                                      ConstantVector::get(Mask));
13311       }
13312     }
13313   }
13314
13315   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
13316   APInt UndefElts(VWidth, 0);
13317   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
13318   if (SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts))
13319     return &IE;
13320
13321   return 0;
13322 }
13323
13324
13325 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
13326   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
13327   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
13328   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
13329
13330   bool MadeChange = false;
13331
13332   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
13333   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
13334     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
13335
13336   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
13337
13338   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
13339     return 0;
13340
13341   APInt UndefElts(VWidth, 0);
13342   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
13343   if (SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
13344     LHS = SVI.getOperand(0);
13345     RHS = SVI.getOperand(1);
13346     MadeChange = true;
13347   }
13348   
13349   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
13350   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
13351   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
13352     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
13353       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
13354       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
13355     }
13356     
13357     // Remap any references to RHS to use LHS.
13358     std::vector<Constant*> Elts;
13359     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
13360       if (Mask[i] >= 2*e)
13361         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
13362       else {
13363         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
13364             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
13365           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
13366           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
13367         } else {
13368           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
13369           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Mask[i]));
13370         }
13371       }
13372     }
13373     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
13374     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
13375     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
13376     LHS = SVI.getOperand(0);
13377     RHS = SVI.getOperand(1);
13378     MadeChange = true;
13379   }
13380   
13381   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
13382   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
13383     
13384   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
13385     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
13386     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
13387     isLHSID &= (Mask[i] == i);
13388       
13389     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
13390     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
13391   }
13392
13393   // Eliminate identity shuffles.
13394   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
13395   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
13396   
13397   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
13398   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
13399   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
13400   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
13401   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
13402   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
13403   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
13404   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
13405   // (splat(splat)) -> splat.
13406   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
13407     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
13408       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
13409
13410       if (LHSMask.size() == Mask.size()) {
13411         std::vector<unsigned> NewMask;
13412         for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
13413           if (Mask[i] >= e)
13414             NewMask.push_back(2*e);
13415           else
13416             NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
13417       
13418         // If the result mask is equal to the src shuffle or this
13419         // shuffle mask, do the replacement.
13420         if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
13421           unsigned LHSInNElts =
13422             cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->
13423             getNumElements();
13424           std::vector<Constant*> Elts;
13425           for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
13426             if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
13427               Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
13428             } else {
13429               Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context),
13430                                               NewMask[i]));
13431             }
13432           }
13433           return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
13434                                        LHSSVI->getOperand(1),
13435                                        ConstantVector::get(Elts));
13436         }
13437       }
13438     }
13439   }
13440
13441   return MadeChange ? &SVI : 0;
13442 }
13443
13444
13445
13446
13447 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
13448 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
13449 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
13450 /// end of its block.
13451 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
13452   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
13453
13454   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
13455   if (isa<PHINode>(I) || I->mayHaveSideEffects() || isa<TerminatorInst>(I))
13456     return false;
13457
13458   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
13459   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
13460         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
13461     return false;
13462
13463   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
13464   // the end of block that could change the value.
13465   if (I->mayReadFromMemory()) {
13466     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
13467          Scan != E; ++Scan)
13468       if (Scan->mayWriteToMemory())
13469         return false;
13470   }
13471
13472   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
13473
13474   CopyPrecedingStopPoint(I, InsertPos);
13475   I->moveBefore(InsertPos);
13476   ++NumSunkInst;
13477   return true;
13478 }
13479
13480
13481 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
13482 /// all reachable code to the worklist.
13483 ///
13484 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
13485 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
13486 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
13487 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
13488 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
13489 ///
13490 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
13491                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
13492                                        InstCombiner &IC,
13493                                        const TargetData *TD) {
13494   bool MadeIRChange = false;
13495   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
13496   Worklist.push_back(BB);
13497   
13498   std::vector<Instruction*> InstrsForInstCombineWorklist;
13499   InstrsForInstCombineWorklist.reserve(128);
13500
13501   SmallPtrSet<ConstantExpr*, 64> FoldedConstants;
13502   
13503   while (!Worklist.empty()) {
13504     BB = Worklist.back();
13505     Worklist.pop_back();
13506     
13507     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
13508     if (!Visited.insert(BB)) continue;
13509
13510     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
13511       Instruction *Inst = BBI++;
13512       
13513       // DCE instruction if trivially dead.
13514       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
13515         ++NumDeadInst;
13516         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
13517         Inst->eraseFromParent();
13518         continue;
13519       }
13520       
13521       // ConstantProp instruction if trivially constant.
13522       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
13523         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
13524           DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
13525                        << *Inst << '\n');
13526           Inst->replaceAllUsesWith(C);
13527           ++NumConstProp;
13528           Inst->eraseFromParent();
13529           continue;
13530         }
13531       
13532       
13533       
13534       if (TD) {
13535         // See if we can constant fold its operands.
13536         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
13537              i != e; ++i) {
13538           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
13539           if (CE == 0) continue;
13540           
13541           // If we already folded this constant, don't try again.
13542           if (!FoldedConstants.insert(CE))
13543             continue;
13544           
13545           Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
13546           if (NewC && NewC != CE) {
13547             *i = NewC;
13548             MadeIRChange = true;
13549           }
13550         }
13551       }
13552       
13553
13554       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
13555     }
13556
13557     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
13558     // constant, only visit the reachable successor.
13559     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
13560     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
13561       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
13562         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
13563         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
13564         Worklist.push_back(ReachableBB);
13565         continue;
13566       }
13567     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
13568       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
13569         // See if this is an explicit destination.
13570         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
13571           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
13572             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
13573             Worklist.push_back(ReachableBB);
13574             continue;
13575           }
13576         
13577         // Otherwise it is the default destination.
13578         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
13579         continue;
13580       }
13581     }
13582     
13583     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
13584       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
13585   }
13586   
13587   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
13588   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
13589   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
13590   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
13591   // some N^2 behavior in pathological cases.
13592   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
13593                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
13594   
13595   return MadeIRChange;
13596 }
13597
13598 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
13599   MadeIRChange = false;
13600   
13601   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
13602         << F.getNameStr() << "\n");
13603
13604   {
13605     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
13606     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
13607     // track of which blocks we visit.
13608     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
13609     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
13610
13611     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
13612     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
13613     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
13614     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
13615       if (!Visited.count(BB)) {
13616         Instruction *Term = BB->getTerminator();
13617         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
13618           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
13619
13620           DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
13621           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
13622           // going to do one without it.
13623           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
13624             ++NumDeadInst;
13625             MadeIRChange = true;
13626           }
13627
13628           // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
13629           // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
13630           if (!I->getType()->isVoidTy())
13631             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
13632           I->eraseFromParent();
13633         }
13634       }
13635   }
13636
13637   while (!Worklist.isEmpty()) {
13638     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
13639     if (I == 0) continue;  // skip null values.
13640
13641     // Check to see if we can DCE the instruction.
13642     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
13643       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
13644       EraseInstFromFunction(*I);
13645       ++NumDeadInst;
13646       MadeIRChange = true;
13647       continue;
13648     }
13649
13650     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
13651     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
13652       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
13653         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
13654
13655         // Add operands to the worklist.
13656         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
13657         ++NumConstProp;
13658         EraseInstFromFunction(*I);
13659         MadeIRChange = true;
13660         continue;
13661       }
13662
13663     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
13664     if (I->hasOneUse()) {
13665       BasicBlock *BB = I->getParent();
13666       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
13667       BasicBlock *UserParent;
13668       
13669       // Get the block the use occurs in.
13670       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
13671         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
13672       else
13673         UserParent = UserInst->getParent();
13674       
13675       if (UserParent != BB) {
13676         bool UserIsSuccessor = false;
13677         // See if the user is one of our successors.
13678         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
13679           if (*SI == UserParent) {
13680             UserIsSuccessor = true;
13681             break;
13682           }
13683
13684         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
13685         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
13686         // otherwise), we can keep going.
13687         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
13688           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
13689           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
13690       }
13691     }
13692
13693     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
13694     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
13695     
13696 #ifndef NDEBUG
13697     std::string OrigI;
13698 #endif
13699     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
13700     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
13701
13702     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
13703       ++NumCombined;
13704       // Should we replace the old instruction with a new one?
13705       if (Result != I) {
13706         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
13707                      << "    New = " << *Result << '\n');
13708
13709         // Everything uses the new instruction now.
13710         I->replaceAllUsesWith(Result);
13711
13712         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
13713         Worklist.Add(Result);
13714         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
13715
13716         // Move the name to the new instruction first.
13717         Result->takeName(I);
13718
13719         // Insert the new instruction into the basic block...
13720         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
13721         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
13722
13723         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
13724           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
13725             ++InsertPos;
13726
13727         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
13728
13729         EraseInstFromFunction(*I);
13730       } else {
13731 #ifndef NDEBUG
13732         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
13733                      << "    New = " << *I << '\n');
13734 #endif
13735
13736         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
13737         // if so, remove it.
13738         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
13739           EraseInstFromFunction(*I);
13740         } else {
13741           Worklist.Add(I);
13742           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
13743         }
13744       }
13745       MadeIRChange = true;
13746     }
13747   }
13748
13749   Worklist.Zap();
13750   return MadeIRChange;
13751 }
13752
13753
13754 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
13755   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
13756   Context = &F.getContext();
13757   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
13758
13759   
13760   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
13761   /// instructions into the worklist when they are created.
13762   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter> 
13763     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
13764                InstCombineIRInserter(Worklist));
13765   Builder = &TheBuilder;
13766   
13767   bool EverMadeChange = false;
13768
13769   // Iterate while there is work to do.
13770   unsigned Iteration = 0;
13771   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
13772     EverMadeChange = true;
13773   
13774   Builder = 0;
13775   return EverMadeChange;
13776 }
13777
13778 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
13779   return new InstCombiner();
13780 }