Fix a copy+paste bug that Duncan spotted. For several
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
189     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
190     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
191                                       Constant *RHSC);
192     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
193     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
194     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
195     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
196                                                 Instruction *LHS,
197                                                 ConstantInt *RHS);
198     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
199                                 ConstantInt *DivRHS);
200
201     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
202                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
203     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
204                                      BinaryOperator &I);
205     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
206     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
207     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
208     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
209     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
210     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
211     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
212     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
214     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
215     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
216     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
217     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
218     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
219     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
220     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
221                                 Instruction *FI);
222     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
223     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
224     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
225     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
226     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
227     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
228     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
229     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
230     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
231     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
232     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
233     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
234     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
235     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
236     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
237
238     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
239     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
240
241   private:
242     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
243     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
244     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
245     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
246                                    bool DoXform = true);
247     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
248
249   public:
250     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
251     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
252     //
253     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
254       assert(New && New->getParent() == 0 &&
255              "New instruction already inserted into a basic block!");
256       BasicBlock *BB = Old.getParent();
257       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
258       AddToWorkList(New);
259       return New;
260     }
261
262     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
263     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
264     /// cast.
265     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
266                             Instruction &Pos) {
267       if (V->getType() == Ty) return V;
268
269       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
270         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
271       
272       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
273       AddToWorkList(C);
274       return C;
275     }
276         
277     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
278       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
279     }
280
281
282     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
283     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
284     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
285     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
286     // modified.
287     //
288     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
289       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
290       if (&I != V) {
291         I.replaceAllUsesWith(V);
292         return &I;
293       } else {
294         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
295         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
296         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
297         return &I;
298       }
299     }
300
301     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
302     // found to be replacable with another preexisting expression or was
303     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
304     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
305     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
306     //
307     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
308       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
309       if (Old != New)
310         Old->replaceAllUsesWith(New);
311       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
312         AddToWorkList(I);
313       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
314         AddToWorkList(I);
315       return true;
316     }
317     
318     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
319     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
320     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
321     // this function.
322     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
323       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
324       AddUsesToWorkList(I);
325       RemoveFromWorkList(&I);
326       I.eraseFromParent();
327       return 0;  // Don't do anything with FI
328     }
329         
330     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
331                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
332       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
333     }
334     
335     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
336                            unsigned Depth = 0) const {
337       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
338     }
339     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
340       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
341     }
342
343   private:
344     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
345     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
346     /// casts that are known to not do anything...
347     ///
348     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
349                                    Value *V, const Type *DestTy,
350                                    Instruction *InsertBefore);
351
352     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
353     /// commutative operators.
354     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
355
356     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
357     /// most-complex to least-complex order.
358     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
359
360     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
361     /// on the demanded bits.
362     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
363                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
364                               unsigned Depth = 0);
365
366     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
367                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
368       
369     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
370     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
371     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
372     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
373
374     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
375     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
376     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
377     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
378     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
379     
380     
381     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
382                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
383     
384     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
385                               bool isSub, Instruction &I);
386     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
387                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
388     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
389     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
390     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
391     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
392     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
393
394
395     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
396
397     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
398                                     unsigned CastOpc,
399                                     int &NumCastsRemoved);
400     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
401                                         unsigned PrefAlign = 0);
402
403   };
404 }
405
406 char InstCombiner::ID = 0;
407 static RegisterPass<InstCombiner>
408 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
409
410 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
411 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
412 static unsigned getComplexity(Value *V) {
413   if (isa<Instruction>(V)) {
414     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
415       return 3;
416     return 4;
417   }
418   if (isa<Argument>(V)) return 3;
419   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
420 }
421
422 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
423 // it.
424 static bool isOnlyUse(Value *V) {
425   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
426 }
427
428 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
429 // though a va_arg area...
430 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
431   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
432     if (ITy->getBitWidth() < 32)
433       return Type::Int32Ty;
434   }
435   return Ty;
436 }
437
438 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
439 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
440 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
441   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
442     return I->getOperand(0);
443   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
444     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
445       return CE->getOperand(0);
446   return 0;
447 }
448
449 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
450 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
451 static Instruction::CastOps 
452 isEliminableCastPair(
453   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
454   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
455   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
456   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
457 ) {
458   
459   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
460   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
461
462   // Get the opcodes of the two Cast instructions
463   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
464   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
465
466   return Instruction::CastOps(
467       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
468                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
469 }
470
471 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
472 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
473 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
474 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
475                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
476   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
477   
478   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
479   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
480     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
481       return false;
482   return true;
483 }
484
485 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
486 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
487 /// casts that are known to not do anything...
488 ///
489 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
490                                              Value *V, const Type *DestTy,
491                                              Instruction *InsertBefore) {
492   if (V->getType() == DestTy) return V;
493   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
494     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
495   
496   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
497 }
498
499 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
500 // operators:
501 //
502 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
503 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
504 //     binary operators.
505 //
506 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
507 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
508 //
509 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
510   bool Changed = false;
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
512     Changed = !I.swapOperands();
513
514   if (!I.isAssociative()) return Changed;
515   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
516   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
517     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
518       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
519         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
520                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
521                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
522         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
523         I.setOperand(1, Folded);
524         return true;
525       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
526         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
527             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
528           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
529           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
530
531           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
532           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
533           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
534                                                     Op1->getOperand(0),
535                                                     Op1->getName(), &I);
536           AddToWorkList(New);
537           I.setOperand(0, New);
538           I.setOperand(1, Folded);
539           return true;
540         }
541     }
542   return Changed;
543 }
544
545 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
546 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
547 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
548 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
549   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
550     return false;
551   I.swapOperands();
552   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
553   return true;
554 }
555
556 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
557 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
558 //
559 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
560   if (BinaryOperator::isNeg(V))
561     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
562
563   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
564   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
565     return ConstantExpr::getNeg(C);
566
567   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
568     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
569       return ConstantExpr::getNeg(C);
570
571   return 0;
572 }
573
574 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
575   if (BinaryOperator::isNot(V))
576     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
577
578   // Constants can be considered to be not'ed values...
579   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
580     return ConstantInt::get(~C->getValue());
581   return 0;
582 }
583
584 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
585 // other computations (because it has a constant operand), return the
586 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
587 // Otherwise, return null.
588 //
589 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
590   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
591     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
592       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
593         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
594           return I->getOperand(0);
595       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
596         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
597           // The multiplier is really 1 << CST.
598           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
599           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
600           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
601           return I->getOperand(0);
602         }
603     }
604   return 0;
605 }
606
607 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
608 /// expression, return it.
609 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
610   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
611   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
612     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
613       return cast<User>(V);
614   return false;
615 }
616
617 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
618 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
619 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
620   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
621     return I->getOpcode();
622   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
623     return CE->getOpcode();
624   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
625   return Instruction::UserOp1;
626 }
627
628 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
629 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
630   APInt Val(C->getValue());
631   return ConstantInt::get(++Val);
632 }
633 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
634 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
635   APInt Val(C->getValue());
636   return ConstantInt::get(--Val);
637 }
638 /// Add - Add two ConstantInts together
639 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
640   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
641 }
642 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
643 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
644   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
645 }
646 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
647 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
648   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
649 }
650 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
651 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
652   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
653 }
654 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
655 /// this size.
656 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
657   uint32_t W = C1->getBitWidth();
658   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
659   if (sign) {
660     LHSExt.sext(W * 2);
661     RHSExt.sext(W * 2);
662   } else {
663     LHSExt.zext(W * 2);
664     RHSExt.zext(W * 2);
665   }
666
667   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
668
669   if (sign) {
670     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
671     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
672     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
673   } else 
674     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
675 }
676
677
678 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
679 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
680 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
681 /// constant and return true.
682 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
683                                    APInt Demanded) {
684   assert(I && "No instruction?");
685   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
686
687   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
688   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
689   if (!OpC) return false;
690
691   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
692   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
693   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
694     return false;
695
696   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
697   Demanded &= OpC->getValue();
698   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
699   return true;
700 }
701
702 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
703 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
704 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
705 // min/max.
706 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
707                                                    const APInt& KnownZero,
708                                                    const APInt& KnownOne,
709                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
710   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
711   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
712          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
713          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
714          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
715   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
716
717   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
718   // bit if it is unknown.
719   Min = KnownOne;
720   Max = KnownOne|UnknownBits;
721   
722   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
723     Min.set(BitWidth-1);
724     Max.clear(BitWidth-1);
725   }
726 }
727
728 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
729 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
730 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
731 // min/max.
732 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
733                                                      const APInt &KnownZero,
734                                                      const APInt &KnownOne,
735                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
736   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
737   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
738          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
739          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
740          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
741   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
742   
743   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
744   Min = KnownOne;
745   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
746   Max = KnownOne|UnknownBits;
747 }
748
749 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
750 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
751 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
752 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
753 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
754 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
755 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
756 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
757 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
758 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
759 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
760 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
761 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
762 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
763 /// and KnownOne must all be the same.
764 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
765                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
766                                         unsigned Depth) {
767   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
768   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
769   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
770   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
771   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
772          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
773          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
774          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
775           must have same BitWidth");
776   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
777     // We know all of the bits for a constant!
778     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
779     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
780     return false;
781   }
782   
783   KnownZero.clear(); 
784   KnownOne.clear();
785   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
786     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
787       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
788       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
789       return false;
790     }
791     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
792     // just set the DemandedMask to all bits.
793     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
794   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
795     if (V != UndefValue::get(VTy))
796       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
797     return false;
798   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
799     return false;
800   }
801   
802   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
803   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
804
805   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
806   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
807   switch (I->getOpcode()) {
808   default:
809     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
810     break;
811   case Instruction::And:
812     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
813     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
814                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
815       return true;
816     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
817            "Bits known to be one AND zero?"); 
818
819     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
820     // LHS.
821     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
822                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
823       return true;
824     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
825            "Bits known to be one AND zero?"); 
826
827     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
828     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
829     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
830         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
831       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
832     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
833         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
834       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
835     
836     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
837     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
838       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
839       
840     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
841     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
842       return UpdateValueUsesWith(I, I);
843       
844     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
845     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
846     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
847     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
848     break;
849   case Instruction::Or:
850     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
851     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
852                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
853       return true;
854     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
855            "Bits known to be one AND zero?"); 
856     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
857     // LHS.
858     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
859                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
860       return true;
861     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
862            "Bits known to be one AND zero?"); 
863     
864     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
865     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
866     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
867         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
868       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
869     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
870         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
871       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
872
873     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
874     // the other side, just use the 'other' side.
875     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
876         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
877       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
878     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
879         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
880       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
881         
882     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
883     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
884       return UpdateValueUsesWith(I, I);
885           
886     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
887     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
888     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
889     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
890     break;
891   case Instruction::Xor: {
892     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
893                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
894       return true;
895     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
896            "Bits known to be one AND zero?"); 
897     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
898                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
899       return true;
900     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
901            "Bits known to be one AND zero?"); 
902     
903     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
904     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
905     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
906       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
907     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
908       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
909     
910     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
911     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
912                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
913     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
914     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
915                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
916     
917     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
918     // other, turn this into an *inclusive* or.
919     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
920     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
921       Instruction *Or =
922         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
923                                  I->getName());
924       InsertNewInstBefore(Or, *I);
925       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
926     }
927     
928     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
929     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
930     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
931     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
932     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
933       // all known
934       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
935         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
936         Instruction *And = 
937           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
938         InsertNewInstBefore(And, *I);
939         return UpdateValueUsesWith(I, And);
940       }
941     }
942     
943     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
944     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
945     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
946       return UpdateValueUsesWith(I, I);
947     
948     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
949     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
950     break;
951   }
952   case Instruction::Select:
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
957                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
958       return true;
959     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
960            "Bits known to be one AND zero?"); 
961     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
962            "Bits known to be one AND zero?"); 
963     
964     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
965     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
966       return UpdateValueUsesWith(I, I);
967     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
968       return UpdateValueUsesWith(I, I);
969     
970     // Only known if known in both the LHS and RHS.
971     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
972     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
973     break;
974   case Instruction::Trunc: {
975     uint32_t truncBf = 
976       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
977     DemandedMask.zext(truncBf);
978     RHSKnownZero.zext(truncBf);
979     RHSKnownOne.zext(truncBf);
980     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
981                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
982       return true;
983     DemandedMask.trunc(BitWidth);
984     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
985     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
986     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
987            "Bits known to be one AND zero?"); 
988     break;
989   }
990   case Instruction::BitCast:
991     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
992       return false;
993       
994     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
995                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
996       return true;
997     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
998            "Bits known to be one AND zero?"); 
999     break;
1000   case Instruction::ZExt: {
1001     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1002     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1003     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1004     
1005     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1006     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1007     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1008     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1009                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1010       return true;
1011     DemandedMask.zext(BitWidth);
1012     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1013     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1014     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1015            "Bits known to be one AND zero?"); 
1016     // The top bits are known to be zero.
1017     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1018     break;
1019   }
1020   case Instruction::SExt: {
1021     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1022     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1023     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1024     
1025     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1026                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1027
1028     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1029     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1030     // bit is demanded.
1031     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1032       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1033       
1034     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1035     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1036     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1038                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1041     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1042     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1043     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1044            "Bits known to be one AND zero?"); 
1045       
1046     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1047     // top bits of the result.
1048
1049     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1050     // convert this into a zero extension.
1051     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1052     {
1053       // Convert to ZExt cast
1054       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1055       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1056     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1057       RHSKnownOne |= NewBits;
1058     }
1059     break;
1060   }
1061   case Instruction::Add: {
1062     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1063     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1064     // either.
1065     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1066       
1067     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1068     // we can do.
1069     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1070       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1071       // won't work if the RHS is zero.
1072       if (RHS->isZero())
1073         break;
1074       
1075       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1076       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1077       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1078
1079       // Find information about known zero/one bits in the input.
1080       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1081                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1082         return true;
1083
1084       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1085       // the constant.
1086       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1087         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1088       
1089       // Avoid excess work.
1090       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1091         break;
1092       
1093       // Turn it into OR if input bits are zero.
1094       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1095         Instruction *Or =
1096           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1097                                    I->getName());
1098         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1099         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1100       }
1101       
1102       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1103       // depending on potential carries from the input constant and the
1104       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1105       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1106       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1107       
1108       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1109       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1110       // this scan.
1111       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1112       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1113       
1114       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1115       
1116       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1117       // other, and there is no input carry.
1118       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1119                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1120       
1121       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1122       // is no input carry.
1123       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1124     } else {
1125       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1126       // the high bits of its LHS or RHS.
1127       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1128         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1129         // significant bit and all those below it.
1130         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1131         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1132                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1133           return true;
1134         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1135                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1136           return true;
1137       }
1138     }
1139     break;
1140   }
1141   case Instruction::Sub:
1142     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1143     // the high bits of its LHS or RHS.
1144     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1145       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1146       // significant bit and all those below it.
1147       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1148       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1149       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1150                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1151         return true;
1152       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1153                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1154         return true;
1155     }
1156     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1157     // the known zeros and ones.
1158     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1159     break;
1160   case Instruction::Shl:
1161     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1162       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1163       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1164       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1165                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1166         return true;
1167       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1168              "Bits known to be one AND zero?"); 
1169       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1170       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1171       // low bits known zero.
1172       if (ShiftAmt)
1173         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1174     }
1175     break;
1176   case Instruction::LShr:
1177     // For a logical shift right
1178     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1179       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1180       
1181       // Unsigned shift right.
1182       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1183       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1184                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1185         return true;
1186       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1187              "Bits known to be one AND zero?"); 
1188       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1189       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1190       if (ShiftAmt) {
1191         // Compute the new bits that are at the top now.
1192         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1193         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1194       }
1195     }
1196     break;
1197   case Instruction::AShr:
1198     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1199     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1200     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1201     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1202     if (DemandedMask == 1) {
1203       // Perform the logical shift right.
1204       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1205                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1206       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1207       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1208     }    
1209
1210     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1211     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1212     if (DemandedMask.isSignBit())
1213       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1214     
1215     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1216       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1217       
1218       // Signed shift right.
1219       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1220       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1221       // demanded.
1222       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1223         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1224       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1225                                DemandedMaskIn,
1226                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1227         return true;
1228       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1229              "Bits known to be one AND zero?"); 
1230       // Compute the new bits that are at the top now.
1231       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1232       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1233       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1234         
1235       // Handle the sign bits.
1236       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1237       // Adjust to where it is now in the mask.
1238       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1239         
1240       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1241       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1242       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1243           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1244         // Perform the logical shift right.
1245         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1246                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1247         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1248         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1249       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1250         RHSKnownOne |= HighBits;
1251       }
1252     }
1253     break;
1254   case Instruction::SRem:
1255     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1256       APInt RA = Rem->getValue();
1257       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1258         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1259           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1260
1261         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
1262         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1263         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1264                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1265           return true;
1266
1267         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1268           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1269
1270         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1271
1272         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1273       }
1274     }
1275     break;
1276   case Instruction::URem: {
1277     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1278     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1279     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1280                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1281       return true;
1282
1283     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1284     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1285                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1286       return true;
1287
1288     Leaders = std::max(Leaders,
1289                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1290     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1291     break;
1292   }
1293   case Instruction::Call:
1294     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1295       switch (II->getIntrinsicID()) {
1296       default: break;
1297       case Intrinsic::bswap: {
1298         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1299         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1300         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1301         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1302           
1303         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1304         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1305         // have 14 leading zeros, round to 8.
1306         NLZ &= ~7;
1307         NTZ &= ~7;
1308         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1309         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1310           unsigned ResultBit = NTZ;
1311           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1312           
1313           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1314           // the right place.
1315           Instruction *NewVal;
1316           if (InputBit > ResultBit)
1317             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1318                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1319           else
1320             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1321                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1322           NewVal->takeName(I);
1323           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1324           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1325         }
1326           
1327         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1328         break;
1329       }
1330       }
1331     }
1332     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1333     break;
1334   }
1335   
1336   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1337   // constant.
1338   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1339     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1340   return false;
1341 }
1342
1343
1344 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1345 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1346 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1347 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1348 ///
1349 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1350 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1351 /// returned.  This returns null if no change was made.
1352 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1353                                                 uint64_t &UndefElts,
1354                                                 unsigned Depth) {
1355   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1356   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1357   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1358   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1359
1360   if (isa<UndefValue>(V)) {
1361     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1362     UndefElts = EltMask;
1363     return 0;
1364   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1365     UndefElts = EltMask;
1366     return UndefValue::get(V->getType());
1367   }
1368   
1369   UndefElts = 0;
1370   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1371     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1372     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1373
1374     std::vector<Constant*> Elts;
1375     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1376       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1377         Elts.push_back(Undef);
1378         UndefElts |= (1ULL << i);
1379       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1380         Elts.push_back(Undef);
1381         UndefElts |= (1ULL << i);
1382       } else {                               // Otherwise, defined.
1383         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1384       }
1385         
1386     // If we changed the constant, return it.
1387     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1388     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1389   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1390     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1391     // set to undef.
1392     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1393     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1394     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1395     std::vector<Constant*> Elts;
1396     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1397       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1398     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1399     return ConstantVector::get(Elts);
1400   }
1401   
1402   // Limit search depth.
1403   if (Depth == 10)
1404     return false;
1405
1406   // If multiple users are using the root value, procede with
1407   // simplification conservatively assuming that all elements
1408   // are needed.
1409   if (!V->hasOneUse()) {
1410     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1411     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1412     // the main instcombine process.
1413     if (Depth != 0)
1414       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1415       return false;
1416
1417     // Conservatively assume that all elements are needed.
1418     DemandedElts = EltMask;
1419   }
1420   
1421   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1422   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1423   
1424   bool MadeChange = false;
1425   uint64_t UndefElts2;
1426   Value *TmpV;
1427   switch (I->getOpcode()) {
1428   default: break;
1429     
1430   case Instruction::InsertElement: {
1431     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1432     // demand exactly the same input as we produce.
1433     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1434     if (Idx == 0) {
1435       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1436       // which elt is getting updated.
1437       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1438                                         UndefElts2, Depth+1);
1439       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1440       break;
1441     }
1442     
1443     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1444     // insertelement.
1445     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1446     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1447       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1448     
1449     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1450     // input demanded set is simpler than the output set.
1451     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1452                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1453                                       UndefElts, Depth+1);
1454     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1455
1456     // The inserted element is defined.
1457     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1458     break;
1459   }
1460   case Instruction::ShuffleVector: {
1461     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1462     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1463     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1464       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1465         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1466         if (MaskVal != -1u) {
1467           assert(MaskVal < VWidth * 2 &&
1468                  "shufflevector mask index out of range!");
1469           if (MaskVal < VWidth)
1470             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1471           else
1472             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - VWidth);
1473         }
1474       }
1475     }
1476
1477     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1478                                       UndefElts2, Depth+1);
1479     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1480
1481     uint64_t UndefElts3;
1482     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1483                                       UndefElts3, Depth+1);
1484     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1485
1486     bool NewUndefElts = false;
1487     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1488       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1489       if (MaskVal == -1u) {
1490         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1491         UndefElts |= NewBit;
1492       } else if (MaskVal < VWidth) {
1493         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1494         NewUndefElts |= NewBit;
1495         UndefElts |= NewBit;
1496       } else {
1497         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - VWidth)) & 1) << i;
1498         NewUndefElts |= NewBit;
1499         UndefElts |= NewBit;
1500       }
1501     }
1502
1503     if (NewUndefElts) {
1504       // Add additional discovered undefs.
1505       std::vector<Constant*> Elts;
1506       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1507         if (UndefElts & (1ULL << i))
1508           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1509         else
1510           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1511                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1512       }
1513       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1514       MadeChange = true;
1515     }
1516     break;
1517   }
1518   case Instruction::BitCast: {
1519     // Vector->vector casts only.
1520     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1521     if (!VTy) break;
1522     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1523     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1524     unsigned Ratio;
1525
1526     if (VWidth == InVWidth) {
1527       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1528       // elements as are demanded of us.
1529       Ratio = 1;
1530       InputDemandedElts = DemandedElts;
1531     } else if (VWidth > InVWidth) {
1532       // Untested so far.
1533       break;
1534       
1535       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1536       // then an input element is live if any of the corresponding output
1537       // elements are live.
1538       Ratio = VWidth/InVWidth;
1539       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1540         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1541           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1542       }
1543     } else {
1544       // Untested so far.
1545       break;
1546       
1547       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1548       // then an input element is live if the corresponding output element is
1549       // live.
1550       Ratio = InVWidth/VWidth;
1551       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1552         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1553           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1554     }
1555     
1556     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1557     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1558                                       UndefElts2, Depth+1);
1559     if (TmpV) {
1560       I->setOperand(0, TmpV);
1561       MadeChange = true;
1562     }
1563     
1564     UndefElts = UndefElts2;
1565     if (VWidth > InVWidth) {
1566       assert(0 && "Unimp");
1567       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1568       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1569       // undef.
1570       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1571         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1572           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1573     } else if (VWidth < InVWidth) {
1574       assert(0 && "Unimp");
1575       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1576       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1577       // elements are undef.
1578       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1579       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1580         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1581           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1582     }
1583     break;
1584   }
1585   case Instruction::And:
1586   case Instruction::Or:
1587   case Instruction::Xor:
1588   case Instruction::Add:
1589   case Instruction::Sub:
1590   case Instruction::Mul:
1591     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1592     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1593                                       UndefElts, Depth+1);
1594     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1595     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1596                                       UndefElts2, Depth+1);
1597     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1598       
1599     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1600     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1601     UndefElts &= UndefElts2;
1602     break;
1603     
1604   case Instruction::Call: {
1605     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1606     if (!II) break;
1607     switch (II->getIntrinsicID()) {
1608     default: break;
1609       
1610     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1611     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1612     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1613     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1614     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1615     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1616     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1617     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1618     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1619     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1620       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1621                                         UndefElts, Depth+1);
1622       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1623       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1624                                         UndefElts2, Depth+1);
1625       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1626
1627       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1628       // scalarize it now.
1629       if (DemandedElts == 1) {
1630         switch (II->getIntrinsicID()) {
1631         default: break;
1632         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1633         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1634         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1635         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1636           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1637           Value *LHS = II->getOperand(1);
1638           Value *RHS = II->getOperand(2);
1639           // Extract the element as scalars.
1640           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1641           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1642           
1643           switch (II->getIntrinsicID()) {
1644           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1645           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1646           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1647             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1648                                                         II->getName()), *II);
1649             break;
1650           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1651           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1652             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1653                                                          II->getName()), *II);
1654             break;
1655           }
1656           
1657           Instruction *New =
1658             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1659                                       II->getName());
1660           InsertNewInstBefore(New, *II);
1661           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1662           return New;
1663         }            
1664       }
1665         
1666       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1667       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1668       UndefElts &= UndefElts2;
1669       break;
1670     }
1671     break;
1672   }
1673   }
1674   return MadeChange ? I : 0;
1675 }
1676
1677
1678 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1679 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1680 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1681 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1682 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1683 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1684 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1685 ///
1686 template<typename Functor>
1687 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1688   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1689   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1690
1691   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1692   if (F.shouldApply(LHS))
1693     return F.apply(Root);
1694
1695   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1696   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1697   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1698     // Should we apply this transform to the RHS?
1699     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1700
1701     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1702     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1703       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1704       ShouldApply = true;
1705     }
1706
1707     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1708     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1709     if (ShouldApply) {
1710       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1711       // and perform the reassociation.
1712       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1713
1714       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1715       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1716
1717       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1718       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1719       if (&Root == TmpLHSI) {
1720         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1721         return 0;
1722       }
1723       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1724       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1725       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1726       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1727       ARI = Root;
1728
1729       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1730       // get to LHSI.
1731       while (TmpLHSI != LHSI) {
1732         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1733         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1734         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1735         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1736         ARI = NextLHSI;
1737
1738         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1739         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1740         TmpLHSI = NextLHSI;
1741         ExtraOperand = NextOp;
1742       }
1743
1744       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1745       // the transformation...
1746       return F.apply(Root);
1747     }
1748
1749     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1750   }
1751   return 0;
1752 }
1753
1754 namespace {
1755
1756 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1757 struct AddRHS {
1758   Value *RHS;
1759   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1760   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1761   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1762     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1763                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1764   }
1765 };
1766
1767 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1768 //                 iff C1&C2 == 0
1769 struct AddMaskingAnd {
1770   Constant *C2;
1771   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1772   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1773     ConstantInt *C1;
1774     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1775            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1776   }
1777   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1778     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1779   }
1780 };
1781
1782 }
1783
1784 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1785                                              InstCombiner *IC) {
1786   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1787     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1788       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1789
1790     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1791           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1792   }
1793
1794   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1795   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1796   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1797
1798   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1799     if (ConstIsRHS)
1800       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1801     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1802   }
1803
1804   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1805   if (!ConstIsRHS)
1806     std::swap(Op0, Op1);
1807   Instruction *New;
1808   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1809     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1810   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1811     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1812                           SO->getName()+".cmp");
1813   else {
1814     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1815     abort();
1816   }
1817   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1818 }
1819
1820 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1821 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1822 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1823 // not have a second operand.
1824 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1825                                      InstCombiner *IC) {
1826   // Don't modify shared select instructions
1827   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1828   Value *TV = SI->getOperand(1);
1829   Value *FV = SI->getOperand(2);
1830
1831   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1832     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1833     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1834
1835     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1836     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1837
1838     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1839                               SelectFalseVal);
1840   }
1841   return 0;
1842 }
1843
1844
1845 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1846 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1847 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1848 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1849   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1850   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1851   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1852
1853   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1854   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1855   // or if *it* is a PHI, bail out.
1856   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1857   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1858     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1859       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1860       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1861       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1862       
1863       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1864       // loop.
1865       if (NonConstBB == I.getParent())
1866         return 0;
1867     }
1868   
1869   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1870   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1871   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1872   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1873   if (NonConstBB) {
1874     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1875     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1876   }
1877
1878   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1879   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1880   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1881   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1882   NewPN->takeName(PN);
1883
1884   // Next, add all of the operands to the PHI.
1885   if (I.getNumOperands() == 2) {
1886     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1887     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1888       Value *InV = 0;
1889       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1890         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1891           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1892         else
1893           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1894       } else {
1895         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1896         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1897           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1898                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1899                                        NonConstBB->getTerminator());
1900         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1901           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1902                                 CI->getPredicate(),
1903                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1904                                 NonConstBB->getTerminator());
1905         else
1906           assert(0 && "Unknown binop!");
1907         
1908         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1909       }
1910       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1911     }
1912   } else { 
1913     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1914     const Type *RetTy = CI->getType();
1915     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1916       Value *InV;
1917       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1918         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1919       } else {
1920         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1921         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1922                                I.getType(), "phitmp", 
1923                                NonConstBB->getTerminator());
1924         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1925       }
1926       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1927     }
1928   }
1929   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1930 }
1931
1932
1933 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1934 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1935 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1936 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1937 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1938   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1939   // ones.
1940   
1941   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1942   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1943   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1944   // sign extend fine.
1945   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1946     return true;
1947   
1948   
1949   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1950   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1951   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1952   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1953   
1954   // TODO: Implement.
1955   
1956   return false;
1957 }
1958
1959
1960 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1961   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1962   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1963
1964   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1965     // X + undef -> undef
1966     if (isa<UndefValue>(RHS))
1967       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1968
1969     // X + 0 --> X
1970     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1971       if (RHSC->isNullValue())
1972         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1973     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1974       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1975                               (I.getType())->getValueAPF()))
1976         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1977     }
1978
1979     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1980       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1981       const APInt& Val = CI->getValue();
1982       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1983       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1984         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1985       
1986       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1987       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1988       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1989         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1990         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1991                                  KnownZero, KnownOne))
1992           return &I;
1993       }
1994     }
1995
1996     if (isa<PHINode>(LHS))
1997       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1998         return NV;
1999     
2000     ConstantInt *XorRHS = 0;
2001     Value *XorLHS = 0;
2002     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2003         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2004       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2005       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2006       
2007       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2008       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2009       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2010       do {
2011         if (TySizeBits > Size) {
2012           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2013           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2014           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2015               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2016             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2017             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2018                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2019               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2020             break;
2021           }
2022         }
2023         Size >>= 1;
2024         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2025         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2026       } while (Size >= 1);
2027       
2028       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2029       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2030       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2031       // that the back ends can handle.
2032       const Type *MiddleType = 0;
2033       switch (Size) {
2034         default: break;
2035         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2036         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2037         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2038       }
2039       if (MiddleType) {
2040         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2041         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2042         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2043       }
2044     }
2045   }
2046
2047   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2048     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2049
2050   // X + X --> X << 1
2051   if (I.getType()->isInteger()) {
2052     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2053
2054     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2055       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2056         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2057           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2058     }
2059     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2060       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2061         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2062           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2063     }
2064   }
2065
2066   // -A + B  -->  B - A
2067   // -A + -B  -->  -(A + B)
2068   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2069     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2070       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2071         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2072         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2073         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2074       }
2075     }
2076     
2077     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2078   }
2079
2080   // A + -B  -->  A - B
2081   if (!isa<Constant>(RHS))
2082     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2083       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2084
2085
2086   ConstantInt *C2;
2087   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2088     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2089       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2090
2091     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2092     ConstantInt *C1;
2093     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2094       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2095   }
2096
2097   // X + X*C --> X * (C+1)
2098   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2099     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2100
2101   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2102   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2103     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2104   
2105
2106   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2107   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2108     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2109       return R;
2110   
2111   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2112   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2113     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2114     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2115     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2116     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2117     if (LHSKnownZero != 0) {
2118       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2119       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2120       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2121       
2122       // No bits in common -> bitwise or.
2123       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2124         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2125     }
2126   }
2127
2128   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2129   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2130     Value *W, *X, *Y, *Z;
2131     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2132         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2133       if (W != Y) {
2134         if (W == Z) {
2135           std::swap(Y, Z);
2136         } else if (Y == X) {
2137           std::swap(W, X);
2138         } else if (X == Z) {
2139           std::swap(Y, Z);
2140           std::swap(W, X);
2141         }
2142       }
2143
2144       if (W == Y) {
2145         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2146                                                             LHS->getName()), I);
2147         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2148       }
2149     }
2150   }
2151
2152   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2153     Value *X = 0;
2154     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2155       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2156
2157     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2158     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2159       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2160       if (Anded == CRHS) {
2161         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2162         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2163         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2164
2165         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2166         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2167
2168         // See if the and mask includes all of these bits.
2169         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2170
2171         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2172           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2173           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2174                                                             LHS->getName()), I);
2175           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2176         }
2177       }
2178     }
2179
2180     // Try to fold constant add into select arguments.
2181     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2182       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2183         return R;
2184   }
2185
2186   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2187   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2188   {
2189     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2190     Value *Other = RHS;
2191     if (!CI) {
2192       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2193       Other = LHS;
2194     }
2195     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2196         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2197          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2198         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2199       unsigned AS =
2200         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2201       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2202                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2203       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2204       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2205     }
2206   }
2207   
2208   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2209   {
2210     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2211     Value *Other = RHS;
2212     if (!SI) {
2213       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2214       Other = LHS;
2215     }
2216     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2217       Value *TV = SI->getTrueValue();
2218       Value *FV = SI->getFalseValue();
2219       Value *A, *N;
2220
2221       // Can we fold the add into the argument of the select?
2222       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2223       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2224           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2225         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2226       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2227           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2228         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2229     }
2230   }
2231   
2232   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2233   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2234     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2235       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2236
2237   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2238   // integer add followed by a sext.
2239   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2240     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2241     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2242       Constant *CI = 
2243         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2244       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2245           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2246           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2247         // Insert the new, smaller add.
2248         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2249                                                         CI, "addconv");
2250         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2251         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2252       }
2253     }
2254     
2255     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2256     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2257       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2258       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2259       // integer add will not overflow.
2260       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2261           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2262           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2263                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2264         // Insert the new integer add.
2265         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2266                                                         RHSConv->getOperand(0),
2267                                                         "addconv");
2268         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2269         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2270       }
2271     }
2272   }
2273   
2274   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2275   // integer add followed by a promotion.
2276   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2277     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2278     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2279     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2280     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2281     // instcombined.
2282     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2283       Constant *CI = 
2284       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2285       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2286           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2287           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2288         // Insert the new integer add.
2289         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2290                                                         CI, "addconv");
2291         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2292         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2293       }
2294     }
2295     
2296     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2297     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2298       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2299       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2300       // and if the integer add will not overflow.
2301       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2302           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2303           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2304                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2305         // Insert the new integer add.
2306         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2307                                                         RHSConv->getOperand(0),
2308                                                         "addconv");
2309         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2310         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2311       }
2312     }
2313   }
2314   
2315   return Changed ? &I : 0;
2316 }
2317
2318 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2319   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2320
2321   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2322       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2323     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2324
2325   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2326   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2327     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2328
2329   if (isa<UndefValue>(Op0))
2330     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2331   if (isa<UndefValue>(Op1))
2332     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2333
2334   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2335     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2336     if (C->isAllOnesValue())
2337       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2338
2339     // C - ~X == X + (1+C)
2340     Value *X = 0;
2341     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2342       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2343
2344     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2345     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2346     if (C->isZero()) {
2347       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2348         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2349           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2350             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2351             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2352                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2353               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2354               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2355                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2356             }
2357           }
2358         }
2359         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2360           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2361             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2362             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2363                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2364               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2365               return BinaryOperator::CreateLShr(
2366                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2367             }
2368           }
2369         }
2370       }
2371     }
2372
2373     // Try to fold constant sub into select arguments.
2374     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2375       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2376         return R;
2377
2378     if (isa<PHINode>(Op0))
2379       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2380         return NV;
2381   }
2382
2383   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2384     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2385
2386   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2387     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2388         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2389       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2390         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2391       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2392         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2393       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2394         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2395           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2396           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2397                                            Op1I->getOperand(0));
2398       }
2399     }
2400
2401     if (Op1I->hasOneUse()) {
2402       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2403       // is not used by anyone else...
2404       //
2405       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2406           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2407         // Swap the two operands of the subexpr...
2408         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2409         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2410         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2411
2412         // Create the new top level add instruction...
2413         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2414       }
2415
2416       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2417       //
2418       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2419           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2420         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2421
2422         Value *NewNot =
2423           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2424         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2425       }
2426
2427       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2428       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2429         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2430           if (CSI->isZero())
2431             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2432               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2433                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2434
2435       // X - X*C --> X * (1-C)
2436       ConstantInt *C2 = 0;
2437       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2438         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2439         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2440       }
2441
2442       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2443       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2444         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2445           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2446               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2447             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2448               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2449             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2450               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2451           }
2452     }
2453   }
2454
2455   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2456     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2457       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2458         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2459           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2460         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2461           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2462       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2463         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2464           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2465       }
2466     }
2467
2468   ConstantInt *C1;
2469   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2470     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2471       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2472
2473     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2474     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2475       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2476   }
2477   return 0;
2478 }
2479
2480 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2481 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2482 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2483 /// signed.
2484 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2485                            bool &TrueIfSigned) {
2486   switch (pred) {
2487   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2488     TrueIfSigned = true;
2489     return RHS->isZero();
2490   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2491     TrueIfSigned = true;
2492     return RHS->isAllOnesValue();
2493   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2494     TrueIfSigned = false;
2495     return RHS->isAllOnesValue();
2496   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2497     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2498     TrueIfSigned = true;
2499     return RHS->getValue() ==
2500       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2501   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2502     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2503     TrueIfSigned = true;
2504     return RHS->getValue().isSignBit();
2505   default:
2506     return false;
2507   }
2508 }
2509
2510 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2511   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2512   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2513
2514   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2515     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2516
2517   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2518   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2519     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2520
2521       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2522       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2523         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2524           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2525             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2526                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2527
2528       if (CI->isZero())
2529         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2530       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2531         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2532       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2533         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2534
2535       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2536       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2537         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2538                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2539       }
2540     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2541       if (Op1F->isNullValue())
2542         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2543
2544       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2545       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2546       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2547         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2548     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2549       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2550         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2551       
2552       // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2553       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1))
2554         if (ConstantFP *F = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op1V->getSplatValue()))
2555           if (F->isExactlyValue(1.0))
2556             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2557     }
2558     
2559     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2560       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2561           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2562         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2563         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2564                                                      Op1, "tmp");
2565         InsertNewInstBefore(Add, I);
2566         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2567                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2568         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2569         
2570       }
2571
2572     // Try to fold constant mul into select arguments.
2573     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2574       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2575         return R;
2576
2577     if (isa<PHINode>(Op0))
2578       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2579         return NV;
2580   }
2581
2582   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2583     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2584       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2585
2586   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2587     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2588
2589   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2590   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2591   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2592   // formed.
2593   CastInst *BoolCast = 0;
2594   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2595     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2596       BoolCast = CI;
2597   if (!BoolCast)
2598     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2599       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2600         BoolCast = CI;
2601   if (BoolCast) {
2602     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2603       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2604       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2605       bool TIS = false;
2606       
2607       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2608       // multiply into a shift/and combination.
2609       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2610           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2611           TIS) {
2612         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2613         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2614                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2615         Value *V =
2616           InsertNewInstBefore(
2617             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2618                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2619                                             ".mask"), I);
2620
2621         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2622         // or truncate to the multiply type.
2623         if (I.getType() != V->getType()) {
2624           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2625           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2626           Instruction::CastOps opcode = 
2627             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2628              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2629           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2630         }
2631
2632         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2633         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2634       }
2635     }
2636   }
2637
2638   return Changed ? &I : 0;
2639 }
2640
2641 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2642 /// instruction.
2643 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2644   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2645   
2646   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2647   int NonNullOperand = -1;
2648   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2649     if (ST->isNullValue())
2650       NonNullOperand = 2;
2651   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2652   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2653     if (ST->isNullValue())
2654       NonNullOperand = 1;
2655   
2656   if (NonNullOperand == -1)
2657     return false;
2658   
2659   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2660   
2661   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2662   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2663   
2664   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2665   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2666   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2667   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2668   // propagate a known value of the condition into its other users.
2669   
2670   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2671   // early exit.
2672   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2673     return true;
2674   
2675   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2676   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2677   
2678   while (BBI != BBFront) {
2679     --BBI;
2680     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2681     // information from below it cannot be propagated above it.
2682     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2683       break;
2684     
2685     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2686     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2687          I != E; ++I) {
2688       if (*I == SI) {
2689         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2690         AddToWorkList(BBI);
2691       } else if (*I == SelectCond) {
2692         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2693                                    ConstantInt::getFalse();
2694         AddToWorkList(BBI);
2695       }
2696     }
2697     
2698     // If we past the instruction, quit looking for it.
2699     if (&*BBI == SI)
2700       SI = 0;
2701     if (&*BBI == SelectCond)
2702       SelectCond = 0;
2703     
2704     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2705     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2706       break;
2707     
2708   }
2709   return true;
2710 }
2711
2712
2713 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2714 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2715 /// used by the visitors to those instructions.
2716 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2717 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2718   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2719
2720   // undef / X -> 0        for integer.
2721   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2722   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2723     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2724       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2725     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2726   }
2727
2728   // X / undef -> undef
2729   if (isa<UndefValue>(Op1))
2730     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2731
2732   return 0;
2733 }
2734
2735 /// This function implements the transforms common to both integer division
2736 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2737 /// division instructions.
2738 /// @brief Common integer divide transforms
2739 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2740   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2741
2742   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2743   if (Op0 == Op1) {
2744     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2745       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2746       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2747       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2748     }
2749
2750     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2751     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2752   }
2753   
2754   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2755     return Common;
2756   
2757   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2758   // This does not apply for fdiv.
2759   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2760     return &I;
2761
2762   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2763     // div X, 1 == X
2764     if (RHS->equalsInt(1))
2765       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2766
2767     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2768     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2769       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2770         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2771           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2772             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2773           else 
2774             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2775                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2776         }
2777
2778     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2779       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2780         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2781           return R;
2782       if (isa<PHINode>(Op0))
2783         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2784           return NV;
2785     }
2786   }
2787
2788   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2789   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2790     if (LHS->equalsInt(0))
2791       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2792
2793   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2794   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2795     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2796
2797   return 0;
2798 }
2799
2800 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2801   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2802
2803   // Handle the integer div common cases
2804   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2805     return Common;
2806
2807   // X udiv C^2 -> X >> C
2808   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2809   // if so, convert to a right shift.
2810   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2811     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2812       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2813                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2814   }
2815
2816   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2817   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2818     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2819         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2820       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2821       if (C1.isPowerOf2()) {
2822         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2823         const Type *NTy = N->getType();
2824         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2825           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2826           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2827         }
2828         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2829       }
2830     }
2831   }
2832   
2833   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2834   // where C1&C2 are powers of two.
2835   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2836     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2837       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2838         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2839         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2840           // Compute the shift amounts
2841           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2842           // Construct the "on true" case of the select
2843           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2844           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2845                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2846           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2847   
2848           // Construct the "on false" case of the select
2849           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2850           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2851                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2852           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2853
2854           // construct the select instruction and return it.
2855           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2856         }
2857       }
2858   return 0;
2859 }
2860
2861 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2862   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2863
2864   // Handle the integer div common cases
2865   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2866     return Common;
2867
2868   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2869     // sdiv X, -1 == -X
2870     if (RHS->isAllOnesValue())
2871       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2872
2873     // -X/C -> X/-C
2874     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2875       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2876   }
2877
2878   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2879   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2880   if (I.getType()->isInteger()) {
2881     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2882     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2883       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2884       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2885     }
2886   }      
2887   
2888   return 0;
2889 }
2890
2891 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2892   return commonDivTransforms(I);
2893 }
2894
2895 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2896 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2897 /// is used by the visitors to those instructions.
2898 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2899 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2900   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2901
2902   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2903   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2904     if (LHS->isNullValue())
2905       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2906
2907   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2908     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2909       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2910     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2911   }
2912   if (isa<UndefValue>(Op1))
2913     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2914
2915   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2916   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2917     return &I;
2918
2919   return 0;
2920 }
2921
2922 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2923 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2924 /// remainder instructions.
2925 /// @brief Common integer remainder transforms
2926 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2927   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2928
2929   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2930     return common;
2931
2932   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2933     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2934     if (RHS->equalsInt(0))
2935       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2936     
2937     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2938       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2939
2940     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2941       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2942         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2943           return R;
2944       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2945         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2946           return NV;
2947       }
2948
2949       // See if we can fold away this rem instruction.
2950       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2951       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2952       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2953                                KnownZero, KnownOne))
2954         return &I;
2955     }
2956   }
2957
2958   return 0;
2959 }
2960
2961 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2962   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2963
2964   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2965     return common;
2966   
2967   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2968     // X urem C^2 -> X and C
2969     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2970     // if so, convert to a bitwise and.
2971     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2972       if (C->getValue().isPowerOf2())
2973         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
2974   }
2975
2976   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2977     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2978     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2979         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2980       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2981         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2982         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
2983                                                                    "tmp"), I);
2984         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
2985       }
2986     }
2987   }
2988
2989   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2990   // where C1&C2 are powers of two.
2991   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2992     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2993       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2994         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2995         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2996             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2997           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2998             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2999           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3000             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3001           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3002         }
3003       }
3004   }
3005   
3006   return 0;
3007 }
3008
3009 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3010   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3011
3012   // Handle the integer rem common cases
3013   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3014     return common;
3015   
3016   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3017     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3018         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3019          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3020       // X % -Y -> X % Y
3021       AddUsesToWorkList(I);
3022       I.setOperand(1, RHSNeg);
3023       return &I;
3024     }
3025  
3026   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3027   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3028   if (I.getType()->isInteger()) {
3029     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3030     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3031       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3032       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3033     }
3034   }
3035
3036   return 0;
3037 }
3038
3039 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3040   return commonRemTransforms(I);
3041 }
3042
3043 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3044 // constant.
3045 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3046   return CI->getValue().isPowerOf2();
3047 }
3048
3049 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3050 // This is the same as lowones(~X).
3051 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3052   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3053 }
3054
3055 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3056 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3057 ///
3058 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3059 ///
3060 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3061 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3062 ///
3063 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3064 ///   0  A > B
3065 ///   1  A == B
3066 ///   2  A < B
3067 ///
3068 /// <=>  Value  Definition
3069 /// 000     0   Always false
3070 /// 001     1   A >  B
3071 /// 010     2   A == B
3072 /// 011     3   A >= B
3073 /// 100     4   A <  B
3074 /// 101     5   A != B
3075 /// 110     6   A <= B
3076 /// 111     7   Always true
3077 ///  
3078 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3079   switch (ICI->getPredicate()) {
3080     // False -> 0
3081   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3082   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3083   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3084   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3085   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3086   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3087   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3088   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3089   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3090   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3091     // True -> 7
3092   default:
3093     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3094     return 0;
3095   }
3096 }
3097
3098 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3099 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3100 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3101 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3102 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3103   switch (code) {
3104   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3105   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3106   case  1: 
3107     if (sign)
3108       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3109     else
3110       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3111   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3112   case  3: 
3113     if (sign)
3114       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3115     else
3116       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3117   case  4: 
3118     if (sign)
3119       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3120     else
3121       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3122   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3123   case  6: 
3124     if (sign)
3125       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3126     else
3127       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3128   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3129   }
3130 }
3131
3132 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3133   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3134     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3135      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3136     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3137      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3138 }
3139
3140 namespace { 
3141 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3142 struct FoldICmpLogical {
3143   InstCombiner &IC;
3144   Value *LHS, *RHS;
3145   ICmpInst::Predicate pred;
3146   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3147     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3148       pred(ICI->getPredicate()) {}
3149   bool shouldApply(Value *V) const {
3150     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3151       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3152         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3153                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3154     return false;
3155   }
3156   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3157     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3158     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3159       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3160       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3161     }
3162
3163     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3164     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3165     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3166     unsigned Code;
3167     switch (Log.getOpcode()) {
3168     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3169     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3170     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3171     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3172     }
3173
3174     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3175                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3176       
3177     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3178     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3179       return I;
3180     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3181     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3182   }
3183 };
3184 } // end anonymous namespace
3185
3186 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3187 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3188 // guaranteed to be a binary operator.
3189 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3190                                     ConstantInt *OpRHS,
3191                                     ConstantInt *AndRHS,
3192                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3193   Value *X = Op->getOperand(0);
3194   Constant *Together = 0;
3195   if (!Op->isShift())
3196     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3197
3198   switch (Op->getOpcode()) {
3199   case Instruction::Xor:
3200     if (Op->hasOneUse()) {
3201       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3202       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3203       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3204       And->takeName(Op);
3205       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3206     }
3207     break;
3208   case Instruction::Or:
3209     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3210       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3211
3212     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3213       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3214       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3215       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3216       Or->takeName(Op);
3217       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3218     }
3219     break;
3220   case Instruction::Add:
3221     if (Op->hasOneUse()) {
3222       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3223       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3224       // single bit constant.
3225       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3226
3227       // If there is only one bit set...
3228       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3229         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3230         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3231         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3232         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3233
3234         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3235         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3236           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3237           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3238           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3239           // no effect.
3240           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3241             TheAnd.setOperand(0, X);
3242             return &TheAnd;
3243           } else {
3244             // Pull the XOR out of the AND.
3245             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3246             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3247             NewAnd->takeName(Op);
3248             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3249           }
3250         }
3251       }
3252     }
3253     break;
3254
3255   case Instruction::Shl: {
3256     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3257     // the anded constant includes them, clear them now!
3258     //
3259     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3260     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3261     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3262     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3263
3264     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3265     // Masking out bits that the shift already masks
3266       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3267     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3268       TheAnd.setOperand(1, CI);
3269       return &TheAnd;
3270     }
3271     break;
3272   }
3273   case Instruction::LShr:
3274   {
3275     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3276     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3277     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3278     //
3279     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3280     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3281     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3282     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3283
3284     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3285     // Masking out bits that the shift already masks.
3286       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3287     } else if (CI != AndRHS) {
3288       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3289       return &TheAnd;
3290     }
3291     break;
3292   }
3293   case Instruction::AShr:
3294     // Signed shr.
3295     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3296     // with an and.
3297     if (Op->hasOneUse()) {
3298       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3299       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3300       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3301       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3302       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3303         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3304         // Make the argument unsigned.
3305         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3306         ShVal = InsertNewInstBefore(
3307             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3308                                    Op->getName()), TheAnd);
3309         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3310       }
3311     }
3312     break;
3313   }
3314   return 0;
3315 }
3316
3317
3318 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3319 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3320 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3321 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3322 /// insert new instructions.
3323 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3324                                            bool isSigned, bool Inside, 
3325                                            Instruction &IB) {
3326   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3327             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3328          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3329     
3330   if (Inside) {
3331     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3332       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3333
3334     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3335     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3336       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3337         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3338       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3339     }
3340
3341     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3342     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3343     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3344     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3345     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3346     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3347   }
3348
3349   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3350     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3351
3352   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3353   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3354   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3355     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3356         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3357     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3358   }
3359
3360   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3361   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3362   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3363   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3364   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3365   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3366   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3367 }
3368
3369 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3370 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3371 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3372 // not, since all 1s are not contiguous.
3373 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3374   const APInt& V = Val->getValue();
3375   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3376   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3377
3378   // look for the first zero bit after the run of ones
3379   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3380   // look for the first non-zero bit
3381   ME = V.getActiveBits(); 
3382   return true;
3383 }
3384
3385 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3386 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3387 /// the following xforms:
3388 /// 
3389 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3390 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3391 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3392 ///
3393 /// return (A +/- B).
3394 ///
3395 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3396                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3397                                         Instruction &I) {
3398   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3399   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3400       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3401
3402   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3403
3404   switch (LHSI->getOpcode()) {
3405   default: return 0;
3406   case Instruction::And:
3407     if (And(N, Mask) == Mask) {
3408       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3409       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3410            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3411           Mask->getValue().getBitWidth())
3412         break;
3413
3414       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3415       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3416       // is all N is, ignore it.
3417       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3418       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3419         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3420         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3421         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3422           break;
3423       }
3424     }
3425     return 0;
3426   case Instruction::Or:
3427   case Instruction::Xor:
3428     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3429     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3430          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3431         && And(N, Mask)->isZero())
3432       break;
3433     return 0;
3434   }
3435   
3436   Instruction *New;
3437   if (isSub)
3438     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3439   else
3440     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3441   return InsertNewInstBefore(New, I);
3442 }
3443
3444 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3445   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3446   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3447
3448   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3449     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3450
3451   // and X, X = X
3452   if (Op0 == Op1)
3453     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3454
3455   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3456   // purpose is to compute bits we don't care about.
3457   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3458     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3459     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3460     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3461                              KnownZero, KnownOne))
3462       return &I;
3463   } else {
3464     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3465       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3466         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3467     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3468       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3469     }
3470   }
3471   
3472   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3473     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3474     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3475
3476     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3477     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3478       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3479       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3480       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3481       switch (Op0I->getOpcode()) {
3482       case Instruction::Xor:
3483       case Instruction::Or:
3484         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3485         if (Op0I->hasOneUse()) {
3486           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3487             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3488             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3489                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3490             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3491             return BinaryOperator::Create(
3492                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3493           }
3494           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3495               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3496             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3497             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3498                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3499             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3500             return BinaryOperator::Create(
3501                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3502           }
3503         }
3504
3505         break;
3506       case Instruction::Add:
3507         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3508         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3509         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3510         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3511           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3512         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3513           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3514         break;
3515
3516       case Instruction::Sub:
3517         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3518         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3519         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3520         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3521           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3522
3523         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3524         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3525         if (Op0I->hasOneUse()) {
3526           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3527           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3528           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3529
3530           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3531           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3532               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3533             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3534             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3535             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3536           }
3537         }
3538         break;
3539
3540       case Instruction::Shl:
3541       case Instruction::LShr:
3542         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3543         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3544         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3545           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3546                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3547           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3548           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3549         }
3550         break;
3551       }
3552
3553       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3554         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3555           return Res;
3556     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3557       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3558       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3559       // frequently occurs for bitfield accesses.
3560       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3561         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3562             CastOp->getNumOperands() == 2)
3563           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3564             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3565               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3566               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3567               // This will fold the two constants together, which may allow 
3568               // other simplifications.
3569               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3570                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3571                 CastOp->getName()+".shrunk");
3572               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3573               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3574               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3575               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3576               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3577             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3578               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3579               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3580               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3581               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3582                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3583             }
3584           }
3585       }
3586     }
3587
3588     // Try to fold constant and into select arguments.
3589     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3590       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3591         return R;
3592     if (isa<PHINode>(Op0))
3593       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3594         return NV;
3595   }
3596
3597   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3598   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3599
3600   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3601     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3602
3603   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3604   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3605     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3606                                                I.getName()+".demorgan");
3607     InsertNewInstBefore(Or, I);
3608     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3609   }
3610   
3611   {
3612     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3613     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3614       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3615         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3616     
3617       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3618       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3619         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3620           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3621       }
3622     }
3623     
3624     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3625       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3626         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3627
3628       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3629       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3630         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3631           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3632       }
3633     }
3634     
3635     if (Op0->hasOneUse() &&
3636         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3637       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3638         I.swapOperands();     // Simplify below
3639         std::swap(Op0, Op1);
3640       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3641         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3642         I.swapOperands();     // Simplify below
3643         std::swap(Op0, Op1);
3644       }
3645     }
3646     if (Op1->hasOneUse() &&
3647         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3648       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3649         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3650         std::swap(A, B);
3651       }
3652       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3653         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3654         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3655         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3656       }
3657     }
3658   }
3659   
3660   { // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3661     // where C is a power of 2
3662     Value *A, *B;
3663     ConstantInt *C1, *C2;
3664     ICmpInst::Predicate LHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3665     ICmpInst::Predicate RHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3666     if (match(&I, m_And(m_ICmp(LHSCC, m_Value(A), m_ConstantInt(C1)),
3667                         m_ICmp(RHSCC, m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))))
3668       if (C1 == C2 && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3669           C1->getValue().isPowerOf2()) {
3670         Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(A, B);
3671         InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3672         return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, C1);
3673       }
3674   }
3675   
3676   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3677     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3678     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3679       return R;
3680
3681     Value *LHSVal, *RHSVal;
3682     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3683     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3684     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3685       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3686         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3687             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3688             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3689             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3690             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3691             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3692             
3693             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3694             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3695              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3696                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3697           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3698           ICmpInst::Predicate GT;
3699           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3700               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3701                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3702             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3703           else
3704             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3705           
3706           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3707           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3708           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3709             std::swap(LHS, RHS);
3710             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3711             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3712           }
3713
3714           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3715           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3716           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3717           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3718           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3719           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3720           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3721
3722           switch (LHSCC) {
3723           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3724           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3725             switch (RHSCC) {
3726             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3727             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3728             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3729             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3730               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3731             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3732             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3733             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3734               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3735             }
3736           case ICmpInst::ICMP_NE:
3737             switch (RHSCC) {
3738             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3739             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3740               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3741                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3742               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3743             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3744               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3745                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3746               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3747             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3748             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3749             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3750               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3751             case ICmpInst::ICMP_NE:
3752               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3753                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3754                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
3755                                                       LHSVal->getName()+".off");
3756                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3757                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3758                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3759               }
3760               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3761             }
3762             break;
3763           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3764             switch (RHSCC) {
3765             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3766             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3767             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3768               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3769             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3770               break;
3771             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3772             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3773               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3774             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3775               break;
3776             }
3777             break;
3778           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3779             switch (RHSCC) {
3780             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3781             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3782             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3783               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3784             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3785               break;
3786             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3787             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3788               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3789             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3790               break;
3791             }
3792             break;
3793           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3794             switch (RHSCC) {
3795             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3796             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3797             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3798               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3799             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3800               break;
3801             case ICmpInst::ICMP_NE:
3802               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3803                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3804               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3805             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3806               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3807                                      true, I);
3808             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3809               break;
3810             }
3811             break;
3812           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3813             switch (RHSCC) {
3814             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3815             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3816             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3817               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3818             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3819               break;
3820             case ICmpInst::ICMP_NE:
3821               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3822                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3823               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3824             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3825               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3826                                      true, I);
3827             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3828               break;
3829             }
3830             break;
3831           }
3832         }
3833   }
3834
3835   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3836   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3837     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3838       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3839         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3840         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3841             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3842             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3843                               I.getType(), TD) &&
3844             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3845                               I.getType(), TD)) {
3846           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3847                                                          Op1C->getOperand(0),
3848                                                          I.getName());
3849           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3850           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3851         }
3852       }
3853     
3854   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3855   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3856     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3857       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3858           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3859           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3860         Instruction *NewOp =
3861           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3862                                                         SI1->getOperand(0),
3863                                                         SI0->getName()), I);
3864         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3865                                       SI1->getOperand(1));
3866       }
3867   }
3868
3869   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3870   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3871     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3872       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3873           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3874         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3875           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3876             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3877             // false.
3878             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3879               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3880             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3881                                 RHS->getOperand(0));
3882           }
3883     }
3884   }
3885
3886   return Changed ? &I : 0;
3887 }
3888
3889 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3890 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3891 /// yet, fill it in and return false.
3892 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3893   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3894   if (I == 0) return true;
3895
3896   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3897   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3898     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3899            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3900   
3901   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3902   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3903   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3904   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3905     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3906     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3907         8*(ByteValues.size()-1))
3908       return true;
3909     
3910     unsigned DestNo;
3911     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3912       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3913       DestNo = ByteValues.size()-1;
3914     } else {
3915       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3916       DestNo = 0;
3917     }
3918     
3919     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3920     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3921     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3922       return true;
3923     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3924     return false;
3925   }
3926   
3927   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3928   // don't have this.
3929   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3930   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3931   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3932       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3933     return true;
3934   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3935
3936   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3937   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3938       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3939     return true;
3940   
3941   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3942   unsigned DestByte;
3943   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3944     return true;
3945   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3946   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3947     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3948       break;
3949   // Unknown mask for bswap.
3950   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3951   
3952   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3953   unsigned SrcByte;
3954   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3955     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3956   else
3957     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3958   
3959   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3960   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3961     return true;
3962   
3963   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3964   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3965   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3966     return true;
3967   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3968   return false;
3969 }
3970
3971 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3972 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3973 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3974   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3975   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3976     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3977   
3978   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3979   /// defines each byte.
3980   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3981   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3982     
3983   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3984   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3985       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3986     return 0;
3987   
3988   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3989   Value *V = ByteValues[0];
3990   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3991   
3992   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3993   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3994     if (ByteValues[i] != V)
3995       return 0;
3996   const Type *Tys[] = { ITy };
3997   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3998   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3999   return CallInst::Create(F, V);
4000 }
4001
4002
4003 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4004   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4005   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4006
4007   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4008     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4009
4010   // or X, X = X
4011   if (Op0 == Op1)
4012     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4013
4014   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4015   // purpose is to compute bits we don't care about.
4016   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4017     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4018     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4019     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4020                              KnownZero, KnownOne))
4021       return &I;
4022   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4023     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4024   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4025     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4026       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4027   }
4028     
4029
4030   
4031   // or X, -1 == -1
4032   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4033     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4034     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4035     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4036       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4037       InsertNewInstBefore(Or, I);
4038       Or->takeName(Op0);
4039       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4040                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4041     }
4042
4043     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4044     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4045       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4046       InsertNewInstBefore(Or, I);
4047       Or->takeName(Op0);
4048       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4049                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4050     }
4051
4052     // Try to fold constant and into select arguments.
4053     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4054       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4055         return R;
4056     if (isa<PHINode>(Op0))
4057       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4058         return NV;
4059   }
4060
4061   Value *A = 0, *B = 0;
4062   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4063
4064   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4065     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4066       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4067   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4068     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4069       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4070
4071   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4072   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4073   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4074       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4075       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4076        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4077     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4078       return BSwap;
4079   }
4080   
4081   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4082   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4083       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4084     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4085     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4086     NOr->takeName(Op0);
4087     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4088   }
4089
4090   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4091   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4092       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4093     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4094     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4095     NOr->takeName(Op0);
4096     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4097   }
4098
4099   // (A & C)|(B & D)
4100   Value *C = 0, *D = 0;
4101   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4102       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4103     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4104     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4105     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4106     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4107       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4108       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4109       // replace with V+N.
4110       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4111         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4112             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4113           // Add commutes, try both ways.
4114           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4115             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4116           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4117             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4118         }
4119         // Or commutes, try both ways.
4120         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4121             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4122           // Add commutes, try both ways.
4123           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4124             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4125           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4126             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4127         }
4128       }
4129       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4130     }
4131     
4132     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4133     // terms for V1 & (V2|V3).
4134     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4135       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4136         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4137       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4138         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4139       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4140         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4141       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4142         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4143       
4144       if (V1) {
4145         Value *Or =
4146           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4147         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4148       }
4149     }
4150   }
4151   
4152   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4153   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4154     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4155       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4156           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4157           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4158         Instruction *NewOp =
4159         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4160                                                      SI1->getOperand(0),
4161                                                      SI0->getName()), I);
4162         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4163                                       SI1->getOperand(1));
4164       }
4165   }
4166
4167   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4168     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4169       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4170   } else {
4171     A = 0;
4172   }
4173   // Note, A is still live here!
4174   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4175     if (Op0 == B)
4176       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4177
4178     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4179     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4180       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4181                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4182       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4183     }
4184   }
4185
4186   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4187   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4188     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4189       return R;
4190
4191     Value *LHSVal, *RHSVal;
4192     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4193     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4194     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4195       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4196         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4197             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4198             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4199             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4200             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4201             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4202             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4203             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4204           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4205           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4206           bool NeedsSwap;
4207           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4208             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4209           else
4210             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4211             
4212           if (NeedsSwap) {
4213             std::swap(LHS, RHS);
4214             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4215             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4216           }
4217
4218           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4219           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4220           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4221           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4222           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4223           // equal.
4224           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4225
4226           switch (LHSCC) {
4227           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4228           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4229             switch (RHSCC) {
4230             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4231             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4232               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4233                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4234                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4235                                                       LHSVal->getName()+".off");
4236                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4237                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4238                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4239               }
4240               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4241             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4242             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4243               break;
4244             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4245             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4246             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4247               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4248             }
4249             break;
4250           case ICmpInst::ICMP_NE:
4251             switch (RHSCC) {
4252             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4253             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4254             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4255             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4256               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4257             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4258             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4259             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4260               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4261             }
4262             break;
4263           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4264             switch (RHSCC) {
4265             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4266             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4267               break;
4268             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4269               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4270               // this can cause overflow.
4271               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4272                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4273               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4274                                      false, I);
4275             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4276               break;
4277             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4278             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4279               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4280             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4281               break;
4282             }
4283             break;
4284           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4285             switch (RHSCC) {
4286             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4287             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4288               break;
4289             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4290               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4291               // this can cause overflow.
4292               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4293                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4294               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4295                                      false, I);
4296             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4297               break;
4298             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4299             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4300               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4301             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4302               break;
4303             }
4304             break;
4305           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4306             switch (RHSCC) {
4307             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4308             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4309             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4310               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4311             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4312               break;
4313             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4314             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4315               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4316             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4317               break;
4318             }
4319             break;
4320           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4321             switch (RHSCC) {
4322             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4323             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4324             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4325               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4326             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4327               break;
4328             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4329             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4330               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4331             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4332               break;
4333             }
4334             break;
4335           }
4336         }
4337   }
4338     
4339   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4340   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4341     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4342       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4343         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4344             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4345           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4346           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4347               // Only do this if the casts both really cause code to be
4348               // generated.
4349               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4350                                 I.getType(), TD) &&
4351               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4352                                 I.getType(), TD)) {
4353             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4354                                                           Op1C->getOperand(0),
4355                                                           I.getName());
4356             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4357             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4358           }
4359         }
4360       }
4361   }
4362   
4363     
4364   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4365   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4366     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4367       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4368           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4369           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4370         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4371           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4372             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4373             // true.
4374             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4375               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4376             
4377             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4378             // rest.
4379             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4380                                 RHS->getOperand(0));
4381           }
4382     }
4383   }
4384
4385   return Changed ? &I : 0;
4386 }
4387
4388 namespace {
4389
4390 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4391 struct XorSelf {
4392   Value *RHS;
4393   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4394   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4395   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4396     return &Xor;
4397   }
4398 };
4399
4400 }
4401
4402 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4403   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4404   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4405
4406   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4407     if (isa<UndefValue>(Op0))
4408       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4409       // idiom (misuse).
4410       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4411     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4412   }
4413
4414   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4415   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4416     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4417     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4418   }
4419   
4420   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4421   // purpose is to compute bits we don't care about.
4422   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4423     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4424     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4425     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4426                              KnownZero, KnownOne))
4427       return &I;
4428   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4429     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4430   }
4431
4432   // Is this a ~ operation?
4433   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4434     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4435     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4436     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4437       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4438           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4439         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4440         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4441           Instruction *NotY =
4442             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4443                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4444           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4445           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4446             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4447           else
4448             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4449         }
4450       }
4451     }
4452   }
4453   
4454   
4455   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4456     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4457     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4458       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4459         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4460                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4461
4462       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4463         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4464                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4465     }
4466
4467     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4468     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4469       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4470         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4471           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4472           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4473             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4474                                              Op0C->getDestTy())) {
4475               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4476                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4477                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4478               NewCI->takeName(CI);
4479               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4480             }
4481           }
4482         }
4483       }
4484     }
4485
4486     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4487       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4488       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4489         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4490           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4491           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4492                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4493           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4494         }
4495           
4496       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4497         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4498           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4499           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4500             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4501             return BinaryOperator::CreateSub(
4502                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4503                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4504                                           Op0I->getOperand(0));
4505           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4506             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4507             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4508             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4509
4510           }
4511         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4512           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4513           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4514             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4515             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4516             // NewRHS.
4517             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4518             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4519                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4520             AddToWorkList(Op0I);
4521             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4522             I.setOperand(1, NewRHS);
4523             return &I;
4524           }
4525         }
4526       }
4527     }
4528
4529     // Try to fold constant and into select arguments.
4530     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4531       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4532         return R;
4533     if (isa<PHINode>(Op0))
4534       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4535         return NV;
4536   }
4537
4538   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4539     if (X == Op1)
4540       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4541
4542   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4543     if (X == Op0)
4544       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4545
4546   
4547   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4548   if (Op1I) {
4549     Value *A, *B;
4550     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4551       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4552         Op1I->swapOperands();
4553         I.swapOperands();
4554         std::swap(Op0, Op1);
4555       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4556         I.swapOperands();     // Simplified below.
4557         std::swap(Op0, Op1);
4558       }
4559     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4560       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4561         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4562       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4563         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4564     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4565       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4566         Op1I->swapOperands();
4567         std::swap(A, B);
4568       }
4569       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4570         I.swapOperands();     // Simplified below.
4571         std::swap(Op0, Op1);
4572       }
4573     }
4574   }
4575   
4576   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4577   if (Op0I) {
4578     Value *A, *B;
4579     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4580       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4581         std::swap(A, B);
4582       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4583         Instruction *NotB =
4584           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4585         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4586       }
4587     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4588       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4589         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4590       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4591         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4592     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4593       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4594         std::swap(A, B);
4595       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4596           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4597         Instruction *N =
4598           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4599         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4600       }
4601     }
4602   }
4603   
4604   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4605   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4606       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4607       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4608       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4609     Instruction *NewOp =
4610       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4611                                                     Op1I->getOperand(0),
4612                                                     Op0I->getName()), I);
4613     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4614                                   Op1I->getOperand(1));
4615   }
4616     
4617   if (Op0I && Op1I) {
4618     Value *A, *B, *C, *D;
4619     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4620     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4621         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4622       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4623         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4624     }
4625     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4626     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4627         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4628       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4629         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4630     }
4631     
4632     // (A & B)^(C & D)
4633     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4634         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4635         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4636       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4637       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4638       if (A == C)
4639         X = A, Y = B, Z = D;
4640       else if (A == D)
4641         X = A, Y = B, Z = C;
4642       else if (B == C)
4643         X = B, Y = A, Z = D;
4644       else if (B == D)
4645         X = B, Y = A, Z = C;
4646       
4647       if (X) {
4648         Instruction *NewOp =
4649         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4650         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4651       }
4652     }
4653   }
4654     
4655   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4656   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4657     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4658       return R;
4659
4660   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4661   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4662     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4663       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4664         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4665         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4666             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4667             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4668                               I.getType(), TD) &&
4669             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4670                               I.getType(), TD)) {
4671           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4672                                                          Op1C->getOperand(0),
4673                                                          I.getName());
4674           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4675           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4676         }
4677       }
4678   }
4679
4680   return Changed ? &I : 0;
4681 }
4682
4683 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4684 /// overflowed for this type.
4685 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4686                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4687   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4688
4689   if (IsSigned)
4690     if (In2->getValue().isNegative())
4691       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4692     else
4693       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4694   else
4695     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4696 }
4697
4698 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
4699 /// overflowed for this type.
4700 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4701                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4702   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
4703
4704   if (IsSigned)
4705     if (In2->getValue().isNegative())
4706       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4707     else
4708       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4709   else
4710     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
4711 }
4712
4713 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4714 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4715 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4716 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4717   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4718   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4719   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4720   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4721
4722   // Build a mask for high order bits.
4723   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4724   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4725
4726   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
4727        ++i, ++GTI) {
4728     Value *Op = *i;
4729     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4730     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4731       if (OpC->isZero()) continue;
4732       
4733       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4734       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4735         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4736         
4737         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4738           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4739         else
4740           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4741                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
4742                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4743                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4744         continue;
4745       }
4746       
4747       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4748       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4749       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4750       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4751         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4752       else {
4753         // Emit an add instruction.
4754         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4755            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
4756                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4757       }
4758       continue;
4759     }
4760     // Convert to correct type.
4761     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4762       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4763         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4764       else
4765         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4766                                                  Op->getName()+".c"), I);
4767     }
4768     if (Size != 1) {
4769       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4770       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4771         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4772       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4773         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
4774                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4775     }
4776
4777     // Emit an add instruction.
4778     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4779       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4780                                     cast<Constant>(Result));
4781     else
4782       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
4783                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4784   }
4785   return Result;
4786 }
4787
4788
4789 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
4790 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
4791 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
4792 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
4793 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
4794 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
4795 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
4796 ///
4797 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
4798 /// 
4799 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
4800                                           InstCombiner &IC) {
4801   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4802   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4803
4804   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
4805   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
4806   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
4807   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
4808   // because the expression will cross zero at the same point.
4809   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
4810   int64_t Offset = 0;
4811   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
4812     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
4813       // Compute the aggregate offset of constant indices.
4814       if (CI->isZero()) continue;
4815
4816       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4817       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4818         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
4819       } else {
4820         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4821         Offset += Size*CI->getSExtValue();
4822       }
4823     } else {
4824       // Found our variable index.
4825       break;
4826     }
4827   }
4828   
4829   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
4830   // evaluate it the general way.
4831   if (i == e) return 0;
4832   
4833   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
4834   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
4835   // 4 if the variable index is into an array of i32.
4836   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4837   
4838   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
4839   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
4840     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
4841     if (!CI) return 0;
4842    
4843     // Compute the aggregate offset of constant indices.
4844     if (CI->isZero()) continue;
4845     
4846     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4847     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4848       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
4849     } else {
4850       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4851       Offset += Size*CI->getSExtValue();
4852     }
4853   }
4854   
4855   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
4856   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
4857   // the index.
4858   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4859   if (Offset == 0) {
4860     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
4861     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
4862     // computation crosses zero.
4863     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
4864       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
4865                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
4866     return VariableIdx;
4867   }
4868   
4869   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
4870   // the pointer size, so get it.
4871   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4872   
4873   Offset &= PtrSizeMask;
4874   VariableScale &= PtrSizeMask;
4875
4876   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
4877   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
4878   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
4879   // multiple of the variable scale.
4880   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
4881   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
4882     return 0;
4883
4884   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
4885   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4886   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
4887     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
4888                                               true /*SExt*/, 
4889                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
4890   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
4891   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
4892 }
4893
4894
4895 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4896 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4897 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4898                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4899                                        Instruction &I) {
4900   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4901
4902   // Look through bitcasts.
4903   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
4904     RHS = BCI->getOperand(0);
4905
4906   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4907   if (PtrBase == RHS) {
4908     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4909     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
4910     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
4911     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
4912     
4913     // If not, synthesize the offset the hard way.
4914     if (Offset == 0)
4915       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4916     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4917                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4918   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4919     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4920     // compare the base pointer.
4921     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4922       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4923       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4924                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4925       if (IndicesTheSame)
4926         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4927           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4928             IndicesTheSame = false;
4929             break;
4930           }
4931
4932       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4933       if (IndicesTheSame)
4934         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4935                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4936
4937       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4938       // different, bail out.
4939       return 0;
4940     }
4941
4942     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4943     bool AllZeros = true;
4944     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4945       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4946           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4947         AllZeros = false;
4948         break;
4949       }
4950     if (AllZeros)
4951       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4952                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4953
4954     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4955     AllZeros = true;
4956     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4957       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4958           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4959         AllZeros = false;
4960         break;
4961       }
4962     if (AllZeros)
4963       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4964
4965     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4966       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4967       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4968       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4969       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4970         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4971           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4972                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4973             // Irreconcilable differences.
4974             NumDifferences = 2;
4975             break;
4976           } else {
4977             if (NumDifferences++) break;
4978             DiffOperand = i;
4979           }
4980         }
4981
4982       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4983         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4984                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4985                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
4986
4987       else if (NumDifferences == 1) {
4988         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4989         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4990         // Make sure we do a signed comparison here.
4991         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4992       }
4993     }
4994
4995     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4996     // the result to fold to a constant!
4997     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4998         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4999       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5000       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5001       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5002       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5003     }
5004   }
5005   return 0;
5006 }
5007
5008 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5009 ///
5010 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5011                                                 Instruction *LHSI,
5012                                                 Constant *RHSC) {
5013   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5014   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5015   
5016   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5017   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5018   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5019   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5020   
5021   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5022   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5023   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5024   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5025   
5026   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5027   if (isa<UIToFPInst>(LHSI))
5028     ++InputSize;
5029   
5030   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5031   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5032     return 0;
5033   
5034   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5035   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5036   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5037   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5038   
5039   ICmpInst::Predicate Pred;
5040   switch (I.getPredicate()) {
5041   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5042   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5043   case FCmpInst::FCMP_OEQ: Pred = ICmpInst::ICMP_EQ; break;
5044   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5045   case FCmpInst::FCMP_OGT: Pred = ICmpInst::ICMP_SGT; break;
5046   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5047   case FCmpInst::FCMP_OGE: Pred = ICmpInst::ICMP_SGE; break;
5048   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5049   case FCmpInst::FCMP_OLT: Pred = ICmpInst::ICMP_SLT; break;
5050   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5051   case FCmpInst::FCMP_OLE: Pred = ICmpInst::ICMP_SLE; break;
5052   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5053   case FCmpInst::FCMP_ONE: Pred = ICmpInst::ICMP_NE; break;
5054   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5055     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5056   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5057     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5058   }
5059   
5060   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5061   
5062   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5063   
5064   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5065   // comparing an i8 to 300.0.
5066   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5067   
5068   // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5069   // and large values. 
5070   APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5071   SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5072                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
5073   if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5074     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5075         Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5076       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5077     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5078   }
5079   
5080   // See if the RHS value is < SignedMin.
5081   APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5082   SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5083                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
5084   if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5085     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5086         Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5087       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5088     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5089   }
5090
5091   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] but
5092   // it may still be fractional.  See if it is fractional by casting the FP
5093   // value to the integer value and back, checking for equality.  Don't do this
5094   // for zero, because -0.0 is not fractional.
5095   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5096   if (!RHS.isZero() &&
5097       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5098     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
5099     // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
5100     // zero at this point.
5101     switch (Pred) {
5102     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5103     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5104       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5105     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5106       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5107     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5108       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5109       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5110       if (RHS.isNegative())
5111         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5112       break;
5113     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5114       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5115       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5116       if (!RHS.isNegative())
5117         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5118       break;
5119     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5120       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5121       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5122       if (RHS.isNegative())
5123         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5124       break;
5125     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5126       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5127       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5128       if (!RHS.isNegative())
5129         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5130       break;
5131     }
5132   }
5133
5134   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5135   // comparison.
5136   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5137 }
5138
5139 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5140   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5141   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5142
5143   // Fold trivial predicates.
5144   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5145     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5146   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5147     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5148   
5149   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5150   if (Op0 == Op1) {
5151     switch (I.getPredicate()) {
5152     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5153     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5154     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5155     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5156       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5157     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5158     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5159     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5160       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5161       
5162     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5163     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5164     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5165     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5166       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5167       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5168       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5169       return &I;
5170       
5171     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5172     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5173     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5174     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5175       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5176       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5177       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5178       return &I;
5179     }
5180   }
5181     
5182   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5183     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5184
5185   // Handle fcmp with constant RHS
5186   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5187     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5188     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5189       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5190         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5191           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5192         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5193                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5194         // True if unordered.
5195         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5196       }
5197     }
5198     
5199     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5200       switch (LHSI->getOpcode()) {
5201       case Instruction::PHI:
5202         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5203         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5204         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5205         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5206           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5207             return NV;
5208         break;
5209       case Instruction::SIToFP:
5210       case Instruction::UIToFP:
5211         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5212           return NV;
5213         break;
5214       case Instruction::Select:
5215         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5216         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5217         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5218         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5219         if (LHSI->hasOneUse()) {
5220           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5221             // Fold the known value into the constant operand.
5222             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5223             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5224             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5225                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5226                                                       I.getName()), I);
5227           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5228             // Fold the known value into the constant operand.
5229             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5230             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5231             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5232                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5233                                                       I.getName()), I);
5234           }
5235         }
5236
5237         if (Op1)
5238           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5239         break;
5240       }
5241   }
5242
5243   return Changed ? &I : 0;
5244 }
5245
5246 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5247   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5248   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5249   const Type *Ty = Op0->getType();
5250
5251   // icmp X, X
5252   if (Op0 == Op1)
5253     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5254                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5255
5256   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5257     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5258   
5259   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5260   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5261   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5262        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5263       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5264        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5265     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5266                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5267
5268   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5269   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5270     switch (I.getPredicate()) {
5271     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5272     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5273       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5274       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5275       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5276     }
5277     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5278       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5279
5280     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5281       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5282       // FALL THROUGH
5283     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5284       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5285       InsertNewInstBefore(Not, I);
5286       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5287     }
5288     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5289       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5290       // FALL THROUGH
5291     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5292       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5293       InsertNewInstBefore(Not, I);
5294       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5295     }
5296     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5297       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5298       // FALL THROUGH
5299     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5300       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5301       InsertNewInstBefore(Not, I);
5302       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5303     }
5304     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5305       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5306       // FALL THROUGH
5307     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5308       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5309       InsertNewInstBefore(Not, I);
5310       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5311     }
5312     }
5313   }
5314
5315   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5316   // can be folded into the comparison.
5317   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5318     Value *A, *B;
5319     
5320     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5321     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5322         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5323       // (icmp cond A B) if cond is equality
5324       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5325     }
5326     
5327     // If we have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the appropriate
5328     // icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on them being
5329     // folded in the code below.
5330     switch (I.getPredicate()) {
5331     default: break;
5332     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5333       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5334         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5335       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5336     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5337       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5338         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5339       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5340     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5341       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5342         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5343       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5344     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5345       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5346         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5347       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5348     }
5349     
5350     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5351     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5352     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5353     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5354     
5355     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5356     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5357     bool UnusedBit;
5358     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5359     
5360     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5361                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5362                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5363                              KnownZero, KnownOne, 0))
5364       return &I;
5365         
5366     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5367     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5368     // EQ and NE we use unsigned values.
5369     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5370     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5371       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5372     else
5373       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5374     
5375     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5376     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5377     // that code below can assume that Min != Max.
5378     if (Min == Max)
5379       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5380                                                           ConstantInt::get(Min),
5381                                                           CI));
5382     
5383     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5384     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5385     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5386     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5387     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5388     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5389       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5390         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5391       break;
5392     case ICmpInst::ICMP_NE:
5393       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5394         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5395       break;
5396     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5397       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5398         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5399       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5400         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5401       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5402         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5403       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5404         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5405         
5406       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5407       if (CI->isMinValue(true))
5408         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5409                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5410       break;
5411     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5412       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5413         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5414       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5415         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5416         
5417       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5418         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5419       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5420         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5421       
5422       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5423       if (CI->isMaxValue(true))
5424         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5425                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5426       break;
5427     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5428       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5429         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5430       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5431         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5432       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5433         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5434       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5435         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5436       break;
5437     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5438       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5439         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5440       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5441         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5442         
5443       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5444         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5445       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5446         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5447       break;
5448     }
5449           
5450     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5451     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5452     // instruction can be folded into the icmp 
5453     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5454       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5455         return Res;
5456   }
5457
5458   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5459   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5460     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5461       switch (LHSI->getOpcode()) {
5462       case Instruction::GetElementPtr:
5463         if (RHSC->isNullValue()) {
5464           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5465           bool isAllZeros = true;
5466           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5467             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5468                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5469               isAllZeros = false;
5470               break;
5471             }
5472           if (isAllZeros)
5473             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5474                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5475         }
5476         break;
5477
5478       case Instruction::PHI:
5479         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5480         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5481         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5482         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5483           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5484             return NV;
5485         break;
5486       case Instruction::Select: {
5487         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5488         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5489         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5490         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5491         if (LHSI->hasOneUse()) {
5492           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5493             // Fold the known value into the constant operand.
5494             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5495             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5496             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5497                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5498                                                    I.getName()), I);
5499           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5500             // Fold the known value into the constant operand.
5501             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5502             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5503             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5504                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5505                                                    I.getName()), I);
5506           }
5507         }
5508
5509         if (Op1)
5510           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5511         break;
5512       }
5513       case Instruction::Malloc:
5514         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5515         // can assume it is successful and remove the malloc.
5516         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5517           AddToWorkList(LHSI);
5518           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5519                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5520         }
5521         break;
5522       }
5523   }
5524
5525   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5526   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5527     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5528       return NI;
5529   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5530     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5531                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5532       return NI;
5533
5534   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5535   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5536   // now.
5537   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5538     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5539         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5540       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5541       // operand, where it can often be eliminated completely.
5542       Op0 = CI->getOperand(0);
5543
5544       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5545       // so eliminate it as well.
5546       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5547         Op1 = CI2->getOperand(0);
5548
5549       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5550       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5551         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5552           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5553         } else {
5554           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5555           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5556         }
5557       }
5558       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5559     }
5560   }
5561   
5562   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5563     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5564     // This comes up when you have code like
5565     //   int X = A < B;
5566     //   if (X) ...
5567     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5568     // with a constant or another cast from the same type.
5569     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5570       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5571         return R;
5572   }
5573   
5574   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5575   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5576     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5577       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5578           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5579           I.isEquality()) {
5580         switch (Op0I->getOpcode()) {
5581         default: break;
5582         case Instruction::Add:
5583         case Instruction::Sub:
5584         case Instruction::Xor:
5585           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5586           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5587                               Op1I->getOperand(0));
5588           break;
5589         case Instruction::Mul:
5590           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5591             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5592             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5593             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5594               const APInt &AP = CI->getValue();
5595               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
5596                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5597                                                            AP.getBitWidth() -
5598                                                       AP.countTrailingZeros()));
5599               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
5600                                                             Mask);
5601               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
5602                                                             Mask);
5603               InsertNewInstBefore(And1, I);
5604               InsertNewInstBefore(And2, I);
5605               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
5606             }
5607           }
5608           break;
5609         }
5610       }
5611     }
5612   }
5613   
5614   // ~x < ~y --> y < x
5615   { Value *A, *B;
5616     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5617         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5618       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5619   }
5620   
5621   if (I.isEquality()) {
5622     Value *A, *B, *C, *D;
5623     
5624     // -x == -y --> x == y
5625     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5626         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5627       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5628     
5629     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5630       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5631         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5632         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5633                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5634       }
5635
5636       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5637         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5638         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5639           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5640             if (Op1->hasOneUse()) {
5641               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5642               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
5643               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5644                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5645             }
5646         
5647         // A^B == A^D -> B == D
5648         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5649         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5650         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5651         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5652       }
5653     }
5654     
5655     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5656         (A == Op0 || B == Op0)) {
5657       // A == (A^B)  ->  B == 0
5658       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5659       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5660                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5661     }
5662     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5663       // (A-B) == A  ->  B == 0
5664       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5665                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5666     }
5667     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5668       // A == (A-B)  ->  B == 0
5669       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5670                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5671     }
5672     
5673     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5674     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5675         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5676         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5677       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5678       
5679       if (A == C) {
5680         X = B; Y = D; Z = A;
5681       } else if (A == D) {
5682         X = B; Y = C; Z = A;
5683       } else if (B == C) {
5684         X = A; Y = D; Z = B;
5685       } else if (B == D) {
5686         X = A; Y = C; Z = B;
5687       }
5688       
5689       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5690         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
5691         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5692         I.setOperand(0, Op1);
5693         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5694         return &I;
5695       }
5696     }
5697   }
5698   return Changed ? &I : 0;
5699 }
5700
5701
5702 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5703 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5704 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5705                                           ConstantInt *DivRHS) {
5706   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5707   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5708   
5709   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5710   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5711   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5712   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5713   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5714   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5715   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5716   // if it finds it. 
5717   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5718   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5719     return 0;
5720   if (DivRHS->isZero())
5721     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5722
5723   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5724   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5725   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5726   // instead of computing a divide. 
5727   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5728
5729   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5730   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5731   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5732   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5733                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5734
5735   // Get the ICmp opcode
5736   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5737
5738   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5739   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5740   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5741   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5742   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5743   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5744   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5745   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5746   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5747   
5748   
5749   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5750     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5751     LoBound = Prod;
5752     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5753     if (!HiOverflow)
5754       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5755   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5756     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5757       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5758       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5759       HiBound = DivRHS;
5760     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5761       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5762       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5763       if (!HiOverflow)
5764         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5765     } else {                       // (X / pos) op neg
5766       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5767       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5768       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5769                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5770       HiBound = AddOne(Prod);
5771       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5772     }
5773   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5774     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5775       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5776       LoBound = AddOne(DivRHS);
5777       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5778       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5779         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5780         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5781       }
5782     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5783       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5784       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5785       if (!LoOverflow)
5786         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5787       HiBound = AddOne(Prod);
5788     } else {                       // (X / neg) op neg
5789       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5790       LoBound = Prod;
5791       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5792       if (!HiOverflow)
5793         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5794     }
5795     
5796     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5797     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5798   }
5799
5800   Value *X = DivI->getOperand(0);
5801   switch (Pred) {
5802   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5803   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5804     if (LoOverflow && HiOverflow)
5805       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5806     else if (HiOverflow)
5807       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5808                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5809     else if (LoOverflow)
5810       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5811                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5812     else
5813       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5814   case ICmpInst::ICMP_NE:
5815     if (LoOverflow && HiOverflow)
5816       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5817     else if (HiOverflow)
5818       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5819                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5820     else if (LoOverflow)
5821       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5822                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5823     else
5824       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5825   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5826   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5827     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5828       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5829     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5830       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5831     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5832   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5833   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5834     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5835       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5836     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5837       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5838     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5839       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5840     else
5841       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5842   }
5843 }
5844
5845
5846 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5847 ///
5848 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5849                                                           Instruction *LHSI,
5850                                                           ConstantInt *RHS) {
5851   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5852   
5853   switch (LHSI->getOpcode()) {
5854   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5855     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5856       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5857       // fold the xor.
5858       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5859           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5860         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5861         
5862         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5863         // the operation, just stop using the Xor.
5864         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5865           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5866           AddToWorkList(LHSI);
5867           return &ICI;
5868         }
5869         
5870         // Was the old condition true if the operand is positive?
5871         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5872         
5873         // If so, the new one isn't.
5874         isTrueIfPositive ^= true;
5875         
5876         if (isTrueIfPositive)
5877           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5878         else
5879           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5880       }
5881     }
5882     break;
5883   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5884     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5885         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5886       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5887       
5888       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5889       // and/compare to be the input width without changing the value
5890       // produced, eliminating a cast.
5891       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5892         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5893         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5894         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5895         // bit would not work.
5896         if (Cast->hasOneUse() &&
5897             (ICI.isEquality() ||
5898              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5899           uint32_t BitWidth = 
5900             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5901           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5902           NewCST.zext(BitWidth);
5903           APInt NewCI = RHSV;
5904           NewCI.zext(BitWidth);
5905           Instruction *NewAnd = 
5906             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
5907                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5908           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5909           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5910                               ConstantInt::get(NewCI));
5911         }
5912       }
5913       
5914       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5915       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5916       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5917       // access.
5918       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5919       if (Shift && !Shift->isShift())
5920         Shift = 0;
5921       
5922       ConstantInt *ShAmt;
5923       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5924       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5925       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5926       
5927       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5928       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5929       // rights, as they sign-extend.
5930       if (ShAmt) {
5931         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5932         if (!CanFold) {
5933           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5934           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5935           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5936           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5937           
5938           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5939           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5940                AndCST->getValue()) == 0)
5941             CanFold = true;
5942         }
5943         
5944         if (CanFold) {
5945           Constant *NewCst;
5946           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5947             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5948           else
5949             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5950           
5951           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5952           // compared.
5953           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5954             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5955             // As a special case, check to see if this means that the
5956             // result is always true or false now.
5957             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5958               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5959             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5960               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5961           } else {
5962             ICI.setOperand(1, NewCst);
5963             Constant *NewAndCST;
5964             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5965               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5966             else
5967               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5968             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5969             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5970             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5971             AddUsesToWorkList(ICI);
5972             return &ICI;
5973           }
5974         }
5975       }
5976       
5977       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5978       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5979       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5980       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5981           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5982           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5983         // Compute C << Y.
5984         Value *NS;
5985         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5986           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
5987                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5988         } else {
5989           // Insert a logical shift.
5990           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
5991                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5992         }
5993         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5994         
5995         // Compute X & (C << Y).
5996         Instruction *NewAnd = 
5997           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5998         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5999         
6000         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6001         return &ICI;
6002       }
6003     }
6004     break;
6005     
6006   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6007     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6008     if (!ShAmt) break;
6009     
6010     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6011     
6012     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6013     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6014     // simplified.
6015     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6016       break;
6017     
6018     if (ICI.isEquality()) {
6019       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6020       // comparison cannot succeed.
6021       Constant *Comp =
6022         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6023       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6024         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6025         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6026         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6027       }
6028       
6029       if (LHSI->hasOneUse()) {
6030         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6031         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6032         Constant *Mask =
6033           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6034         
6035         Instruction *AndI =
6036           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6037                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6038         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6039         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6040                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6041       }
6042     }
6043     
6044     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6045     bool TrueIfSigned = false;
6046     if (LHSI->hasOneUse() &&
6047         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6048       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6049       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6050                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6051       Instruction *AndI =
6052         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6053                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6054       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6055       
6056       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6057                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6058     }
6059     break;
6060   }
6061     
6062   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6063   case Instruction::AShr: {
6064     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6065     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6066     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6067
6068     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6069     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6070     // simplified.
6071     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6072     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6073       break;
6074     
6075     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6076       
6077     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6078     // comparison cannot succeed.
6079     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6080     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6081       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6082     else
6083       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6084     
6085     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6086       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6087       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6088       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6089     }
6090     
6091     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6092     // If so, we can compare against the unshifted value:
6093     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6094     if (LHSI->hasOneUse() &&
6095         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6096                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6097       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6098                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6099     }
6100       
6101     if (LHSI->hasOneUse()) {
6102       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6103       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6104       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6105       
6106       Instruction *AndI =
6107         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6108                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6109       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6110       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6111                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6112     }
6113     break;
6114   }
6115     
6116   case Instruction::SDiv:
6117   case Instruction::UDiv:
6118     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6119     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6120     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6121     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6122     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6123     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6124     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6125       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6126                                           DivRHS))
6127         return R;
6128     break;
6129
6130   case Instruction::Add:
6131     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6132
6133     if (!ICI.isEquality()) {
6134       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6135       if (!LHSC) break;
6136       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6137
6138       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6139                             .subtract(LHSV);
6140
6141       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6142         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6143           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6144                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6145         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6146           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6147                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6148         }
6149       } else {
6150         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6151           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6152                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6153         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6154           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6155                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6156         }
6157       }
6158     }
6159     break;
6160   }
6161   
6162   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6163   if (ICI.isEquality()) {
6164     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6165     
6166     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6167     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6168     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6169       switch (BO->getOpcode()) {
6170       case Instruction::SRem:
6171         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6172         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6173           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6174           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6175             Instruction *NewRem =
6176               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6177                                          BO->getName());
6178             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6179             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6180                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6181           }
6182         }
6183         break;
6184       case Instruction::Add:
6185         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6186         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6187           if (BO->hasOneUse())
6188             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6189                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6190         } else if (RHSV == 0) {
6191           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6192           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6193           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6194           
6195           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6196             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6197           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6198             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6199           else if (BO->hasOneUse()) {
6200             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6201             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6202             Neg->takeName(BO);
6203             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6204           }
6205         }
6206         break;
6207       case Instruction::Xor:
6208         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6209         // the explicit xor.
6210         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6211           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6212                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6213         
6214         // FALLTHROUGH
6215       case Instruction::Sub:
6216         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6217         if (RHSV == 0)
6218           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6219                               BO->getOperand(1));
6220         break;
6221         
6222       case Instruction::Or:
6223         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6224         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6225         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6226           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6227           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6228             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6229                                                              isICMP_NE));
6230         }
6231         break;
6232         
6233       case Instruction::And:
6234         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6235           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6236           // comparison can never succeed!
6237           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6238             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6239                                                              isICMP_NE));
6240           
6241           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6242           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6243             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6244                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6245                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6246           
6247           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6248           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6249             Value *X = BO->getOperand(0);
6250             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6251             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6252               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6253             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6254           }
6255           
6256           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6257           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6258             Value *X = BO->getOperand(0);
6259             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6260             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6261               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6262             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6263           }
6264         }
6265       default: break;
6266       }
6267     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6268       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6269       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6270         AddToWorkList(II);
6271         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6272         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6273         return &ICI;
6274       }
6275     }
6276   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6277             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6278             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6279     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6280       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6281       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6282       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6283       if (SrcTy->isInteger() && 
6284           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6285         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6286         // smaller constant values.
6287         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6288           // X u< 128 => X s> -1
6289           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6290                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6291         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6292                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6293           // X u> 127 => X s< 0
6294           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6295                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6296         }
6297       }
6298     }
6299   }
6300   return 0;
6301 }
6302
6303 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6304 /// We only handle extending casts so far.
6305 ///
6306 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6307   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6308   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6309   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6310   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6311   Value *RHSCIOp;
6312
6313   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6314   // integer type is the same size as the pointer type.
6315   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6316       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6317          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6318     Value *RHSOp = 0;
6319     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6320       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6321     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6322       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6323       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6324       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6325         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6326     }
6327
6328     if (RHSOp)
6329       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6330   }
6331   
6332   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6333   // Enforce this.
6334   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6335       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6336     return 0;
6337
6338   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6339   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6340
6341   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6342     // Not an extension from the same type?
6343     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6344     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6345       return 0;
6346     
6347     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6348     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6349     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6350       return 0;
6351
6352     // Deal with equality cases early.
6353     if (ICI.isEquality())
6354       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6355
6356     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6357     // signed comparison.
6358     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6359       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6360
6361     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6362     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6363   }
6364
6365   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6366   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6367   if (!CI)
6368     return 0;
6369
6370   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6371   // reextended to DestTy.
6372   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6373   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6374
6375   // If the re-extended constant didn't change...
6376   if (Res2 == CI) {
6377     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6378     // For example, we might have:
6379     //    %A = sext short %X to uint
6380     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6381     // It is incorrect to transform this into 
6382     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6383     // because %A may have negative value. 
6384     //
6385     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6386     // signless.
6387     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6388       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6389     return 0;
6390   }
6391
6392   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6393   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6394
6395   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6396   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6397   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6398     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6399   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6400     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6401
6402   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6403   // should have been folded away previously and not enter in here.
6404   Value *Result;
6405   if (isSignedCmp) {
6406     // We're performing a signed comparison.
6407     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6408       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6409     else
6410       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6411   } else {
6412     // We're performing an unsigned comparison.
6413     if (isSignedExt) {
6414       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6415       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6416       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6417       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6418                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6419     } else {
6420       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6421       Result = ConstantInt::getTrue();
6422     }
6423   }
6424
6425   // Finally, return the value computed.
6426   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6427       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6428     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6429
6430   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6431           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6432          "ICmp should be folded!");
6433   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6434     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6435   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6436 }
6437
6438 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6439   return commonShiftTransforms(I);
6440 }
6441
6442 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6443   return commonShiftTransforms(I);
6444 }
6445
6446 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6447   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6448     return R;
6449   
6450   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6451   
6452   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6453   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6454     if (CSI->isAllOnesValue())
6455       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6456   
6457   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6458   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6459       MaskedValueIsZero(Op0,
6460                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6461     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6462   
6463   return 0;
6464 }
6465
6466 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6467   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6468   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6469
6470   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6471   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6472   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6473       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6474     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6475   
6476   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6477     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6478       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6479     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6480       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6481   }
6482   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6483     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6484       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6485     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6486       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6487   }
6488
6489   // Try to fold constant and into select arguments.
6490   if (isa<Constant>(Op0))
6491     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6492       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6493         return R;
6494
6495   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6496     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6497       return Res;
6498   return 0;
6499 }
6500
6501 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6502                                                BinaryOperator &I) {
6503   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6504
6505   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6506   // purpose is to compute bits we don't care about.
6507   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6508   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6509   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6510                            KnownZero, KnownOne))
6511     return &I;
6512   
6513   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6514   // of a signed value.
6515   //
6516   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6517     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6518       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6519     else {
6520       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6521       return &I;
6522     }
6523   }
6524   
6525   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6526   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6527     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6528       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6529         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6530                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6531   
6532   // Try to fold constant and into select arguments.
6533   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6534     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6535       return R;
6536   if (isa<PHINode>(Op0))
6537     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6538       return NV;
6539   
6540   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6541   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6542     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6543     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6544     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6545     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6546     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6547     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6548     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6549         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6550       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6551       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6552       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6553                                                 I.getName());
6554       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6555
6556       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6557       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6558       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6559       // other xforms later if dead.
6560       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6561       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6562       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6563       
6564       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6565       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6566       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6567       // mask as appropriate.
6568       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6569         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6570       else {
6571         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6572         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6573       }
6574
6575       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6576                                                    TI->getName());
6577       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6578
6579       // Return the value truncated to the interesting size.
6580       return new TruncInst(And, I.getType());
6581     }
6582   }
6583   
6584   if (Op0->hasOneUse()) {
6585     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6586       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6587       Value *V1, *V2;
6588       ConstantInt *CC;
6589       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6590         default: break;
6591         case Instruction::Add:
6592         case Instruction::And:
6593         case Instruction::Or:
6594         case Instruction::Xor: {
6595           // These operators commute.
6596           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6597           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6598               match(Op0BO->getOperand(1),
6599                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6600             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6601                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6602                                             Op0BO->getName());
6603             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6604             Instruction *X = 
6605               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6606                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6607             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6608             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6609             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6610                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6611           }
6612           
6613           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6614           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6615           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6616               match(Op0BOOp1, 
6617                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6618               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6619               V2 == Op1) {
6620             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6621                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6622                                                      Op0BO->getName());
6623             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6624             Instruction *XM =
6625               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6626                                         V1->getName()+".mask");
6627             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6628             
6629             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6630           }
6631         }
6632           
6633         // FALL THROUGH.
6634         case Instruction::Sub: {
6635           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6636           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6637               match(Op0BO->getOperand(0),
6638                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6639             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6640                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6641                                                      Op0BO->getName());
6642             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6643             Instruction *X =
6644               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6645                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6646             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6647             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6648             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6649                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6650           }
6651           
6652           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6653           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6654               match(Op0BO->getOperand(0),
6655                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6656                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6657               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6658                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6659             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6660                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6661                                                      Op0BO->getName());
6662             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6663             Instruction *XM =
6664               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6665                                         V1->getName()+".mask");
6666             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6667             
6668             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6669           }
6670           
6671           break;
6672         }
6673       }
6674       
6675       
6676       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6677       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6678       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6679         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6680         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6681         
6682         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6683           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6684           case Instruction::Add:
6685             isValid = isLeftShift;
6686             break;
6687           case Instruction::Or:
6688           case Instruction::Xor:
6689             highBitSet = false;
6690             break;
6691           case Instruction::And:
6692             highBitSet = true;
6693             break;
6694         }
6695         
6696         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6697         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6698         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6699         // the constant which would cause it to be modified for this
6700         // operation.
6701         //
6702         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6703           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6704         
6705         if (isValid) {
6706           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6707           
6708           Instruction *NewShift =
6709             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6710           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6711           NewShift->takeName(Op0BO);
6712           
6713           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6714                                         NewRHS);
6715         }
6716       }
6717     }
6718   }
6719   
6720   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6721   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6722   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6723     ShiftOp = 0;
6724   
6725   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6726     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6727     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6728     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6729     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6730     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6731     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6732     
6733     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6734     if (AmtSum > TypeBits)
6735       AmtSum = TypeBits;
6736     
6737     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6738     
6739     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6740     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6741       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
6742                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6743     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6744                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6745       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6746       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6747     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6748                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6749       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6750       Instruction *Shift =
6751         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6752       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6753
6754       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6755       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6756     }
6757     
6758     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6759     // right.  See if the amounts are equal.
6760     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6761       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6762       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6763         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6764         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6765       }
6766       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6767       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6768         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6769         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6770       }
6771       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6772       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6773       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6774       // generators.
6775       const Type *SExtType = 0;
6776       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6777       case 1  :
6778       case 8  :
6779       case 16 :
6780       case 32 :
6781       case 64 :
6782       case 128:
6783         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6784         break;
6785       default: break;
6786       }
6787       if (SExtType) {
6788         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6789         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6790         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6791       }
6792       // Otherwise, we can't handle it yet.
6793     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6794       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6795       
6796       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6797       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6798         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6799                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6800         Instruction *Shift =
6801           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6802         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6803         
6804         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6805         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6806       }
6807       
6808       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6809       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6810         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6811         Instruction *Shift =
6812           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6813         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6814         
6815         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6816         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6817       }
6818       
6819       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6820     } else {
6821       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6822       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6823
6824       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6825       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6826         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6827                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6828         Instruction *Shift =
6829           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6830                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6831         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6832         
6833         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6834         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6835       }
6836       
6837       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6838       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6839         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6840         Instruction *Shift =
6841           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6842         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6843         
6844         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6845         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6846       }
6847       
6848       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6849     }
6850   }
6851   return 0;
6852 }
6853
6854
6855 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6856 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6857 /// X*Scale+Offset.
6858 ///
6859 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6860                                         int &Offset) {
6861   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6862   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6863     Offset = CI->getZExtValue();
6864     Scale  = 0;
6865     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6866   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6867     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6868       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6869         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6870         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6871         Offset = 0;
6872         return I->getOperand(0);
6873       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6874         // This value is scaled by 'RHS'.
6875         Scale = RHS->getZExtValue();
6876         Offset = 0;
6877         return I->getOperand(0);
6878       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6879         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6880         // where C1 is divisible by C2.
6881         unsigned SubScale;
6882         Value *SubVal = 
6883           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6884         Offset += RHS->getZExtValue();
6885         Scale = SubScale;
6886         return SubVal;
6887       }
6888     }
6889   }
6890
6891   // Otherwise, we can't look past this.
6892   Scale = 1;
6893   Offset = 0;
6894   return Val;
6895 }
6896
6897
6898 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6899 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6900 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6901                                                    AllocationInst &AI) {
6902   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6903   
6904   // Remove any uses of AI that are dead.
6905   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6906   
6907   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6908     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6909     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6910       while (UI != E && *UI == User)
6911         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6912       
6913       ++NumDeadInst;
6914       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6915       EraseInstFromFunction(*User);
6916     }
6917   }
6918   
6919   // Get the type really allocated and the type casted to.
6920   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6921   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6922   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6923
6924   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6925   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6926   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6927
6928   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6929   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6930   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6931   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6932
6933   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6934   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6935   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6936
6937   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6938   // size argument.
6939   unsigned ArraySizeScale;
6940   int ArrayOffset;
6941   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6942     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6943  
6944   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6945   // do the xform.
6946   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6947       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6948
6949   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6950   Value *Amt = 0;
6951   if (Scale == 1) {
6952     Amt = NumElements;
6953   } else {
6954     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6955     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6956     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6957       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6958     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6959     else if (Scale != 1) {
6960       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
6961       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6962     }
6963   }
6964   
6965   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6966     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6967     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
6968     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6969   }
6970   
6971   AllocationInst *New;
6972   if (isa<MallocInst>(AI))
6973     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6974   else
6975     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6976   InsertNewInstBefore(New, AI);
6977   New->takeName(&AI);
6978   
6979   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6980   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6981   // die soon.
6982   if (!AI.hasOneUse()) {
6983     AddUsesToWorkList(AI);
6984     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6985     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6986     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6987     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6988     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6989   }
6990   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6991 }
6992
6993 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6994 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6995 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6996 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6997 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6998 ///
6999 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7000 /// extension operation if Ty is larger.
7001 ///
7002 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7003 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7004 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7005 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7006 /// efficiently truncated.
7007 ///
7008 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7009 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7010 /// the final result.
7011 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7012                                               unsigned CastOpc,
7013                                               int &NumCastsRemoved) {
7014   // We can always evaluate constants in another type.
7015   if (isa<ConstantInt>(V))
7016     return true;
7017   
7018   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7019   if (!I) return false;
7020   
7021   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7022   
7023   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7024   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7025     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7026     // it, and this will remove a cast overall.
7027     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7028       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7029       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7030       // casts first.
7031       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7032         ++NumCastsRemoved;
7033       return true;
7034     }
7035   }
7036
7037   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7038   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7039   if (!I->hasOneUse()) return false;
7040
7041   switch (I->getOpcode()) {
7042   case Instruction::Add:
7043   case Instruction::Sub:
7044   case Instruction::Mul:
7045   case Instruction::And:
7046   case Instruction::Or:
7047   case Instruction::Xor:
7048     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7049     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7050                                       NumCastsRemoved) &&
7051            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7052                                       NumCastsRemoved);
7053
7054   case Instruction::Shl:
7055     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7056     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7057     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7058       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7059       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7060           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7061         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7062                                           NumCastsRemoved);
7063     }
7064     break;
7065   case Instruction::LShr:
7066     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7067     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7068     // already zeros.
7069     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7070       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7071       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7072       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7073           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7074             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7075           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7076         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7077                                           NumCastsRemoved);
7078       }
7079     }
7080     break;
7081   case Instruction::ZExt:
7082   case Instruction::SExt:
7083   case Instruction::Trunc:
7084     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7085     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7086     // of casts in the input.
7087     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7088       return true;
7089     break;
7090   case Instruction::Select: {
7091     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7092     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7093                                       NumCastsRemoved) &&
7094            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7095                                       NumCastsRemoved);
7096   }
7097   case Instruction::PHI: {
7098     // We can change a phi if we can change all operands.
7099     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7100     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7101       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7102                                       NumCastsRemoved))
7103         return false;
7104     return true;
7105   }
7106   default:
7107     // TODO: Can handle more cases here.
7108     break;
7109   }
7110   
7111   return false;
7112 }
7113
7114 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7115 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7116 /// evaluate the expression.
7117 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7118                                              bool isSigned) {
7119   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7120     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7121
7122   // Otherwise, it must be an instruction.
7123   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7124   Instruction *Res = 0;
7125   switch (I->getOpcode()) {
7126   case Instruction::Add:
7127   case Instruction::Sub:
7128   case Instruction::Mul:
7129   case Instruction::And:
7130   case Instruction::Or:
7131   case Instruction::Xor:
7132   case Instruction::AShr:
7133   case Instruction::LShr:
7134   case Instruction::Shl: {
7135     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7136     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7137     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7138                                  LHS, RHS);
7139     break;
7140   }    
7141   case Instruction::Trunc:
7142   case Instruction::ZExt:
7143   case Instruction::SExt:
7144     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7145     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7146     // new.
7147     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7148       return I->getOperand(0);
7149     
7150     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7151     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7152                            Ty);
7153     break;
7154   case Instruction::Select: {
7155     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7156     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7157     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7158     break;
7159   }
7160   case Instruction::PHI: {
7161     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7162     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7163     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7164       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7165       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7166     }
7167     Res = NPN;
7168     break;
7169   }
7170   default: 
7171     // TODO: Can handle more cases here.
7172     assert(0 && "Unreachable!");
7173     break;
7174   }
7175   
7176   Res->takeName(I);
7177   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7178 }
7179
7180 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7181 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7182   Value *Src = CI.getOperand(0);
7183
7184   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7185   // eliminate it now.
7186   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7187     if (Instruction::CastOps opc = 
7188         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7189       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7190       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7191       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7192     }
7193   }
7194
7195   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7196   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7197     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7198       return NV;
7199
7200   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7201   if (isa<PHINode>(Src))
7202     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7203       return NV;
7204   
7205   return 0;
7206 }
7207
7208 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7209 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7210   Value *Src = CI.getOperand(0);
7211   
7212   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7213     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7214     // this into a cast of the original pointer!
7215     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7216       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7217       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7218       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7219       AddToWorkList(GEP);
7220       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7221       return &CI;
7222     }
7223     
7224     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7225     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7226     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7227     // non-type-safe code.
7228     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7229       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7230         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7231         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7232         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7233         
7234         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7235         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7236         const Type *GEPIdxTy =
7237           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7238         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7239           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7240           
7241           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7242           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7243           // is something like [0 x {int, int}]
7244           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7245           int64_t FirstIdx = 0;
7246           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7247             FirstIdx = Offset/TySize;
7248             Offset %= TySize;
7249           
7250             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7251             if (Offset < 0) {
7252               --FirstIdx;
7253               Offset += TySize;
7254               assert(Offset >= 0);
7255             }
7256             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7257           }
7258           
7259           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7260
7261           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7262           while (Offset) {
7263             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7264               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7265               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7266                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7267                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7268               
7269                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7270                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7271               } else {
7272                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7273                 Offset = 0;
7274                 OrigBase = 0;
7275               }
7276             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7277               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7278               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7279                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7280                 Offset %= EltSize;
7281               } else {
7282                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7283               }
7284               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7285             } else {
7286               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7287               Offset = 0;
7288               OrigBase = 0;
7289             }
7290           }
7291           if (OrigBase) {
7292             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7293             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7294             // two.
7295             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7296                                                           NewIndices.begin(),
7297                                                           NewIndices.end(), "");
7298             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7299             NGEP->takeName(GEP);
7300             
7301             if (isa<BitCastInst>(CI))
7302               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7303             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7304             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7305           }
7306         }
7307       }      
7308     }
7309   }
7310     
7311   return commonCastTransforms(CI);
7312 }
7313
7314
7315
7316 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7317 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7318 /// cases.
7319 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7320 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7321   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7322     return Result;
7323
7324   Value *Src = CI.getOperand(0);
7325   const Type *SrcTy = Src->getType();
7326   const Type *DestTy = CI.getType();
7327   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7328   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7329
7330   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7331   // purpose is to compute bits we don't care about.
7332   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7333   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7334                            KnownZero, KnownOne))
7335     return &CI;
7336
7337   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7338   // can't do anything more. 
7339   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7340   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7341     return 0;
7342
7343   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7344   int NumCastsRemoved = 0;
7345   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7346       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7347                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7348     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7349     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7350     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7351     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7352     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7353     // require that two casts have been eliminated.
7354     bool DoXForm;
7355     switch (CI.getOpcode()) {
7356     default:
7357       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7358       // get here because of the check above.
7359       assert(0 && "Unknown cast type");
7360     case Instruction::Trunc:
7361       DoXForm = true;
7362       break;
7363     case Instruction::ZExt:
7364       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7365       break;
7366     case Instruction::SExt:
7367       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7368       break;
7369     }
7370     
7371     if (DoXForm) {
7372       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7373                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7374       assert(Res->getType() == DestTy);
7375       switch (CI.getOpcode()) {
7376       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7377       case Instruction::Trunc:
7378       case Instruction::BitCast:
7379         // Just replace this cast with the result.
7380         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7381       case Instruction::ZExt: {
7382         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7383         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7384         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7385                                                             SrcBitSize));
7386         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7387       }
7388       case Instruction::SExt:
7389         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7390         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7391             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7392                              CI), DestTy);
7393       }
7394     }
7395   }
7396   
7397   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7398   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7399
7400   switch (SrcI->getOpcode()) {
7401   case Instruction::Add:
7402   case Instruction::Mul:
7403   case Instruction::And:
7404   case Instruction::Or:
7405   case Instruction::Xor:
7406     // If we are discarding information, rewrite.
7407     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7408       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7409       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7410       // only be converting signedness, which is a noop.
7411       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7412           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7413           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7414         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7415         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7416         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7417         return BinaryOperator::Create(
7418             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7419       }
7420     }
7421
7422     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7423     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7424         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7425         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7426         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7427       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7428       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7429     }
7430     break;
7431   case Instruction::SDiv:
7432   case Instruction::UDiv:
7433   case Instruction::SRem:
7434   case Instruction::URem:
7435     // If we are just changing the sign, rewrite.
7436     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7437       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7438       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7439       // only be converting signedness, which is a noop.
7440       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7441           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7442         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7443                                               Op0, DestTy, SrcI);
7444         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7445                                               Op1, DestTy, SrcI);
7446         return BinaryOperator::Create(
7447           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7448       }
7449     }
7450     break;
7451
7452   case Instruction::Shl:
7453     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7454     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7455     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7456     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7457     // in the value.
7458     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7459         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7460       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7461           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7462       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7463       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7464       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7465     }
7466     break;
7467   case Instruction::AShr:
7468     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7469     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7470     // simplifications.
7471     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7472         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7473       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7474       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7475         // Insert the new logical shift right.
7476         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7477       }
7478     }
7479     break;
7480   }
7481   return 0;
7482 }
7483
7484 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7485   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7486     return Result;
7487   
7488   Value *Src = CI.getOperand(0);
7489   const Type *Ty = CI.getType();
7490   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7491   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7492   
7493   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7494     switch (SrcI->getOpcode()) {
7495     default: break;
7496     case Instruction::LShr:
7497       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7498       // are already zeros.
7499       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7500         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7501         
7502         // Get a mask for the bits shifting in.
7503         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7504         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7505         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7506           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7507             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7508
7509           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7510           // shift.
7511           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7512           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7513                                        Ty, CI);
7514           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7515         }
7516       } else {     // This is a variable shr.
7517         
7518         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7519         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7520         // loop-invariant and CSE'd.
7521         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7522           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7523
7524           Value *V = InsertNewInstBefore(
7525               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7526                                      "tmp"), CI);
7527           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7528                                                             SrcI->getOperand(0),
7529                                                             "tmp"), CI);
7530           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7531           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7532         }
7533       }
7534       break;
7535     }
7536   }
7537   
7538   return 0;
7539 }
7540
7541 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7542 /// in order to eliminate the icmp.
7543 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7544                                              bool DoXform) {
7545   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7546   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7547   // cast to integer to avoid the comparison.
7548   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7549     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7550       
7551     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7552     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7553     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7554         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7555       if (!DoXform) return ICI;
7556
7557       Value *In = ICI->getOperand(0);
7558       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7559                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7560       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7561                                                         In->getName()+".lobit"),
7562                                CI);
7563       if (In->getType() != CI.getType())
7564         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7565                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7566
7567       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7568         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7569         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7570                                                          In->getName()+".not"),
7571                                  CI);
7572       }
7573
7574       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7575     }
7576       
7577       
7578       
7579     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7580     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7581     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7582     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7583     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7584     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7585     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7586     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7587     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7588         // This only works for EQ and NE
7589         ICI->isEquality()) {
7590       // If Op1C some other power of two, convert:
7591       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7592       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7593       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7594       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7595         
7596       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7597       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7598         if (!DoXform) return ICI;
7599
7600         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7601         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7602           // (X&4) == 2 --> false
7603           // (X&4) != 2 --> true
7604           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7605           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7606           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7607         }
7608           
7609         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7610         Value *In = ICI->getOperand(0);
7611         if (ShiftAmt) {
7612           // Perform a logical shr by shiftamt.
7613           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7614           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7615                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7616                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7617         }
7618           
7619         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7620           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7621           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
7622           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7623         }
7624           
7625         if (CI.getType() == In->getType())
7626           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7627         else
7628           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7629       }
7630     }
7631   }
7632
7633   return 0;
7634 }
7635
7636 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7637   // If one of the common conversion will work ..
7638   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7639     return Result;
7640
7641   Value *Src = CI.getOperand(0);
7642
7643   // If this is a cast of a cast
7644   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7645     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7646     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7647     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7648     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7649       // Get the sizes of the types involved
7650       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7651       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7652       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7653       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7654       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7655       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7656         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7657         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7658         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7659         Instruction *And = 
7660           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7661         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7662         if (And->getType() != CI.getType()) {
7663           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7664           InsertNewInstBefore(And, CI);
7665           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7666         }
7667         return And;
7668       }
7669     }
7670   }
7671
7672   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
7673     return transformZExtICmp(ICI, CI);
7674
7675   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
7676   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
7677     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
7678     // of the (zext icmp) will be transformed.
7679     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
7680     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
7681     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
7682         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
7683          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
7684       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
7685       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
7686       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
7687     }
7688   }
7689
7690   return 0;
7691 }
7692
7693 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7694   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7695     return I;
7696   
7697   Value *Src = CI.getOperand(0);
7698   
7699   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7700   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7701   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7702     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7703     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7704     // cast to integer to avoid the comparison.
7705     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7706       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7707       
7708       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7709       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7710       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7711           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7712         Value *In = ICI->getOperand(0);
7713         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7714                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7715         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
7716                                                         In->getName()+".lobit"),
7717                                  CI);
7718         if (In->getType() != CI.getType())
7719           In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7720                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7721         
7722         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7723           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
7724                                      In->getName()+".not"), CI);
7725         
7726         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7727       }
7728     }
7729   }
7730
7731   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
7732   // eliminate the trunc/sext pair.
7733   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
7734     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
7735     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
7736     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7737     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
7738     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
7739
7740     if (OpBits == DestBits) {
7741       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
7742       // bits, it is already ready.
7743       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
7744         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
7745     } else if (OpBits < DestBits) {
7746       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
7747       // bits, just sext from i32.
7748       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7749         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7750     } else {
7751       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
7752       // bits, just truncate to i32.
7753       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7754         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7755     }
7756   }
7757
7758   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
7759   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
7760   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
7761   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
7762   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
7763   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
7764   //   %a = trunc i32 %i to i8
7765   //   %b = shl i8 %a, 6
7766   //   %c = ashr i8 %b, 6
7767   //   %d = sext i8 %c to i32
7768   // into:
7769   //   %a = shl i32 %i, 30
7770   //   %d = ashr i32 %a, 30
7771   Value *A = 0;
7772   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
7773   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
7774                         m_ConstantInt(CA))) &&
7775       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
7776     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
7777     if (I->getType() == CI.getType()) {
7778       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7779       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7780       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
7781       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
7782       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
7783                                                         CI.getName()), CI);
7784       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
7785     }
7786   }
7787   
7788   return 0;
7789 }
7790
7791 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7792 /// in the specified FP type without changing its value.
7793 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
7794   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7795   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
7796     return ConstantFP::get(F);
7797   return 0;
7798 }
7799
7800 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7801 /// through it until we get the source value.
7802 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7803   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7804     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7805       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7806   
7807   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7808   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7809   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7810   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7811     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
7812       return V;  // No constant folding of this.
7813     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7814     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
7815       return V;
7816     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
7817       return V;  // Won't shrink.
7818     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
7819       return V;
7820     // Don't try to shrink to various long double types.
7821   }
7822   
7823   return V;
7824 }
7825
7826 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7827   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7828     return I;
7829   
7830   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7831   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7832   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
7833   // many builtins (sqrt, etc).
7834   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7835   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7836     switch (OpI->getOpcode()) {
7837     default: break;
7838     case Instruction::Add:
7839     case Instruction::Sub:
7840     case Instruction::Mul:
7841     case Instruction::FDiv:
7842     case Instruction::FRem:
7843       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7844       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7845       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7846       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
7847           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7848         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7849         // If the source types were both smaller than the destination type of
7850         // the cast, do this xform.
7851         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
7852             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
7853           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
7854                                       CI.getType(), CI);
7855           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
7856                                       CI.getType(), CI);
7857           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7858         }
7859       }
7860       break;  
7861     }
7862   }
7863   return 0;
7864 }
7865
7866 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7867   return commonCastTransforms(CI);
7868 }
7869
7870 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
7871   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
7872   if (OpI == 0)
7873     return commonCastTransforms(FI);
7874
7875   // fptoui(uitofp(X)) --> X
7876   // fptoui(sitofp(X)) --> X
7877   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
7878   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
7879   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
7880   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
7881   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
7882       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7883       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
7884                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
7885     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
7886
7887   return commonCastTransforms(FI);
7888 }
7889
7890 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
7891   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
7892   if (OpI == 0)
7893     return commonCastTransforms(FI);
7894   
7895   // fptosi(sitofp(X)) --> X
7896   // fptosi(uitofp(X)) --> X
7897   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
7898   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
7899   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
7900   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
7901   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
7902       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7903       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
7904                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
7905     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
7906   
7907   return commonCastTransforms(FI);
7908 }
7909
7910 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7911   return commonCastTransforms(CI);
7912 }
7913
7914 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7915   return commonCastTransforms(CI);
7916 }
7917
7918 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7919   return commonPointerCastTransforms(CI);
7920 }
7921
7922 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7923   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7924     return I;
7925   
7926   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7927   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7928
7929   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7930   ConstantInt *Cst;
7931   Value *X;
7932   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7933                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7934     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7935     // is a single-index GEP.
7936     if (X->getType() == CI.getType()) {
7937       // Get the size of the pointee type.
7938       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7939
7940       // Convert the constant to intptr type.
7941       APInt Offset = Cst->getValue();
7942       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7943
7944       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7945       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7946         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7947         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
7948       }
7949     }
7950     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7951     // struct etc.
7952   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7953              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7954     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7955     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7956     
7957     // Get the size of the pointee type.
7958     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7959     
7960     // Convert the constant to intptr type.
7961     APInt Offset = Cst->getValue();
7962     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7963     
7964     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7965     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7966       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7967       
7968       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7969                                                             "tmp"), CI);
7970       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7971     }
7972   }
7973   return 0;
7974 }
7975
7976 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7977   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7978   // otherwise just apply the common ones.
7979   Value *Src = CI.getOperand(0);
7980   const Type *SrcTy = Src->getType();
7981   const Type *DestTy = CI.getType();
7982
7983   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7984     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7985       return Result;
7986   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7987     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7988       return I;
7989   } else {
7990     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7991       return Result;
7992   }
7993
7994
7995   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7996   // be replaced by the operand.
7997   if (DestTy == Src->getType())
7998     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7999
8000   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8001     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8002     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8003     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8004     
8005     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8006     // required for changing types.
8007     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8008       return 0;
8009     
8010     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8011     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8012     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8013       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8014         return V;
8015     
8016     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8017     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8018     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8019     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8020     unsigned NumZeros = 0;
8021     while (SrcElTy != DstElTy && 
8022            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8023            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8024       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8025       ++NumZeros;
8026     }
8027
8028     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8029     if (SrcElTy == DstElTy) {
8030       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8031       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8032                                        ((Instruction*) NULL));
8033     }
8034   }
8035
8036   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8037     if (SVI->hasOneUse()) {
8038       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8039       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8040       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8041           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
8042                 SVI->getType()->getNumElements()) {
8043         CastInst *Tmp;
8044         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8045         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8046         // us to eliminate at least one cast.
8047         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8048              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8049             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8050              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8051           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8052                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8053           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8054                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8055           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8056           // know the vector types match #elts.
8057           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8058         }
8059       }
8060     }
8061   }
8062   return 0;
8063 }
8064
8065 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8066 ///   %C = or %A, %B
8067 ///   %D = select %cond, %C, %A
8068 /// into:
8069 ///   %C = select %cond, %B, 0
8070 ///   %D = or %A, %C
8071 ///
8072 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8073 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8074 /// equal the other incoming value of the select.
8075 ///
8076 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8077   switch (I->getOpcode()) {
8078   case Instruction::Add:
8079   case Instruction::Mul:
8080   case Instruction::And:
8081   case Instruction::Or:
8082   case Instruction::Xor:
8083     return 3;              // Can fold through either operand.
8084   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8085   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8086   case Instruction::LShr:
8087   case Instruction::AShr:
8088     return 1;
8089   default:
8090     return 0;              // Cannot fold
8091   }
8092 }
8093
8094 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8095 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8096 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8097   switch (I->getOpcode()) {
8098   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8099   case Instruction::Add:
8100   case Instruction::Sub:
8101   case Instruction::Or:
8102   case Instruction::Xor:
8103   case Instruction::Shl:
8104   case Instruction::LShr:
8105   case Instruction::AShr:
8106     return Constant::getNullValue(I->getType());
8107   case Instruction::And:
8108     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8109   case Instruction::Mul:
8110     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8111   }
8112 }
8113
8114 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8115 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8116 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8117                                           Instruction *FI) {
8118   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8119     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8120     // merge.
8121     if (TI->isCast()) {
8122       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8123         return 0;
8124     } else {
8125       return 0;  // unknown unary op.
8126     }
8127
8128     // Fold this by inserting a select from the input values.
8129     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8130                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8131     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8132     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8133                             TI->getType());
8134   }
8135
8136   // Only handle binary operators here.
8137   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8138     return 0;
8139
8140   // Figure out if the operations have any operands in common.
8141   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8142   bool MatchIsOpZero;
8143   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8144     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8145     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8146     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8147     MatchIsOpZero = true;
8148   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8149     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8150     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8151     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8152     MatchIsOpZero = false;
8153   } else if (!TI->isCommutative()) {
8154     return 0;
8155   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8156     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8157     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8158     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8159     MatchIsOpZero = true;
8160   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8161     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8162     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8163     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8164     MatchIsOpZero = true;
8165   } else {
8166     return 0;
8167   }
8168
8169   // If we reach here, they do have operations in common.
8170   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8171                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8172   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8173
8174   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8175     if (MatchIsOpZero)
8176       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8177     else
8178       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8179   }
8180   assert(0 && "Shouldn't get here");
8181   return 0;
8182 }
8183
8184 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8185   Value *CondVal = SI.getCondition();
8186   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8187   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8188
8189   // select true, X, Y  -> X
8190   // select false, X, Y -> Y
8191   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8192     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8193
8194   // select C, X, X -> X
8195   if (TrueVal == FalseVal)
8196     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8197
8198   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8199     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8200   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8201     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8202   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8203     if (isa<Constant>(TrueVal))
8204       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8205     else
8206       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8207   }
8208
8209   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8210     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8211       if (C->getZExtValue()) {
8212         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8213         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8214       } else {
8215         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8216         Value *NotCond =
8217           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8218                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8219         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8220       }
8221     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8222       if (C->getZExtValue() == false) {
8223         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8224         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8225       } else {
8226         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8227         Value *NotCond =
8228           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8229                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8230         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8231       }
8232     }
8233     
8234     // select a, b, a  -> a&b
8235     // select a, a, b  -> a|b
8236     if (CondVal == TrueVal)
8237       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8238     else if (CondVal == FalseVal)
8239       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8240   }
8241
8242   // Selecting between two integer constants?
8243   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8244     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8245       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8246       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8247         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8248       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8249         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8250         Value *NotCond =
8251           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8252                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8253         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8254       }
8255       
8256       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8257
8258       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8259
8260         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8261         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8262           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8263             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8264               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8265               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8266               Value *X = IC->getOperand(0);
8267               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8268               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8269               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8270                                                         ShAmt, "ones");
8271               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8272               
8273               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8274               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8275               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8276               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8277               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8278               if (SRASize < SISize)
8279                 opc = Instruction::SExt;
8280               else if (SRASize > SISize)
8281                 opc = Instruction::Trunc;
8282               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8283             }
8284           }
8285
8286
8287         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8288         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8289         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8290         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8291         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8292           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8293               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8294             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8295               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8296                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8297                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8298                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8299                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8300                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8301                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8302                 // true or false val is the zero.
8303                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8304                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8305                 Value *V = ICA;
8306                 if (ShouldNotVal)
8307                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8308                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8309                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8310               }
8311       }
8312     }
8313
8314   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8315   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8316     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8317       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8318       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8319         // This is not safe in general for floating point:  
8320         // consider X== -0, Y== +0.
8321         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8322         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8323         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8324               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8325             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8326              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8327         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8328       }
8329       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8330       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8331         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8332       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8333
8334     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8335       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8336       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8337         // This is not safe in general for floating point:  
8338         // consider X== -0, Y== +0.
8339         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8340         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8341         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8342               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8343             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8344              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8345           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8346       }
8347       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8348       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8349         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8350       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8351     }
8352   }
8353
8354   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8355   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
8356     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
8357       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8358       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8359         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8360       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8361       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8362         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8363       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8364
8365     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
8366       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8367       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8368         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8369       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8370       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8371         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8372       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8373     }
8374   }
8375
8376   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8377     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8378       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8379         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8380
8381         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8382         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8383           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8384             return IV;
8385
8386         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8387         // even legal for FP.
8388         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8389             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8390           AddOp = FI; SubOp = TI;
8391         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8392                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8393           AddOp = TI; SubOp = FI;
8394         }
8395
8396         if (AddOp) {
8397           Value *OtherAddOp = 0;
8398           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8399             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8400           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8401             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8402           }
8403
8404           if (OtherAddOp) {
8405             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8406             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8407             Value *NegVal;  // Compute -Z
8408             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8409               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8410             } else {
8411               NegVal = InsertNewInstBefore(
8412                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8413             }
8414
8415             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8416             Value *NewFalseOp = NegVal;
8417             if (AddOp != TI)
8418               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8419             Instruction *NewSel =
8420               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8421                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8422
8423             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8424             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8425           }
8426         }
8427       }
8428
8429   // See if we can fold the select into one of our operands.
8430   if (SI.getType()->isInteger()) {
8431     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8432     // transformation we are doing here.
8433     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8434       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8435           !isa<Constant>(FalseVal))
8436         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8437           unsigned OpToFold = 0;
8438           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8439             OpToFold = 1;
8440           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8441             OpToFold = 2;
8442           }
8443
8444           if (OpToFold) {
8445             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8446             Instruction *NewSel =
8447               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8448                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8449             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8450             NewSel->takeName(TVI);
8451             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8452               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8453             else {
8454               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8455             }
8456           }
8457         }
8458
8459     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8460       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8461           !isa<Constant>(TrueVal))
8462         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8463           unsigned OpToFold = 0;
8464           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8465             OpToFold = 1;
8466           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8467             OpToFold = 2;
8468           }
8469
8470           if (OpToFold) {
8471             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8472             Instruction *NewSel =
8473               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8474                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8475             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8476             NewSel->takeName(FVI);
8477             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8478               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8479             else
8480               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8481           }
8482         }
8483   }
8484
8485   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8486     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8487     SI.setOperand(1, FalseVal);
8488     SI.setOperand(2, TrueVal);
8489     return &SI;
8490   }
8491
8492   return 0;
8493 }
8494
8495 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8496 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8497 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8498 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8499 /// their preferred alignment from the beginning.
8500 ///
8501 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8502                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8503
8504   User *U = dyn_cast<User>(V);
8505   if (!U) return Align;
8506
8507   switch (getOpcode(U)) {
8508   default: break;
8509   case Instruction::BitCast:
8510     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8511   case Instruction::GetElementPtr: {
8512     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8513     bool AllZeroOperands = true;
8514     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8515       if (!isa<Constant>(*i) ||
8516           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8517         AllZeroOperands = false;
8518         break;
8519       }
8520
8521     if (AllZeroOperands) {
8522       // Treat this like a bitcast.
8523       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8524     }
8525     break;
8526   }
8527   }
8528
8529   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8530     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8531     // of the global.
8532     if (!GV->isDeclaration()) {
8533       GV->setAlignment(PrefAlign);
8534       Align = PrefAlign;
8535     }
8536   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8537     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8538     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8539     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8540       AI->setAlignment(PrefAlign);
8541       Align = PrefAlign;
8542     }
8543   }
8544
8545   return Align;
8546 }
8547
8548 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8549 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8550 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8551 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8552 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8553                                                   unsigned PrefAlign) {
8554   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8555                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8556   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8557   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8558   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8559   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8560   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8561
8562   if (PrefAlign > Align)
8563     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
8564   
8565     // We don't need to make any adjustment.
8566   return Align;
8567 }
8568
8569 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8570   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
8571   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
8572   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8573   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8574
8575   if (CopyAlign < MinAlign) {
8576     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8577     return MI;
8578   }
8579   
8580   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8581   // load/store.
8582   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8583   if (MemOpLength == 0) return 0;
8584   
8585   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8586   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8587   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8588   // case.
8589   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8590   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
8591   
8592   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8593     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8594   
8595   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8596   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
8597   
8598   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8599   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8600   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8601   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8602   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8603   // integer datatype.
8604   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8605     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8606     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8607       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8608       // down through these levels if so.
8609       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
8610         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8611           if (STy->getNumElements() == 1)
8612             SrcETy = STy->getElementType(0);
8613           else
8614             break;
8615         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8616           if (ATy->getNumElements() == 1)
8617             SrcETy = ATy->getElementType();
8618           else
8619             break;
8620         } else
8621           break;
8622       }
8623       
8624       if (SrcETy->isSingleValueType())
8625         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8626     }
8627   }
8628   
8629   
8630   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8631   // infer, use it.
8632   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8633   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8634   
8635   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
8636   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
8637   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8638   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8639   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8640
8641   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8642   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8643   return MI;
8644 }
8645
8646 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
8647   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
8648   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
8649     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
8650     return MI;
8651   }
8652   
8653   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
8654   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
8655   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
8656   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
8657     return 0;
8658   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
8659   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8660   
8661   // If the length is zero, this is a no-op
8662   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
8663   
8664   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
8665   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
8666     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
8667     
8668     Value *Dest = MI->getDest();
8669     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
8670
8671     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
8672     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
8673     
8674     // Extract the fill value and store.
8675     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
8676     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
8677                                       Alignment), *MI);
8678     
8679     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8680     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
8681     return MI;
8682   }
8683
8684   return 0;
8685 }
8686
8687
8688 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
8689 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8690 /// the heavy lifting.
8691 ///
8692 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8693   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8694   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8695   
8696   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8697   // visitCallSite.
8698   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8699     bool Changed = false;
8700
8701     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8702     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8703       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8704
8705       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8706         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8707           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8708           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8709           // alignment is sufficient.
8710         }
8711     }
8712
8713     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8714     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8715     // into a call to memcpy.
8716     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8717       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8718         if (GVSrc->isConstant()) {
8719           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8720           Intrinsic::ID MemCpyID;
8721           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
8722             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
8723           else
8724             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
8725           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
8726           Changed = true;
8727         }
8728
8729       // memmove(x,x,size) -> noop.
8730       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
8731         return EraseInstFromFunction(CI);
8732     }
8733
8734     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
8735     // set, update the alignment.
8736     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
8737       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
8738         return I;
8739     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
8740       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
8741         return I;
8742     }
8743           
8744     if (Changed) return II;
8745   }
8746   
8747   switch (II->getIntrinsicID()) {
8748   default: break;
8749   case Intrinsic::bswap:
8750     // bswap(bswap(x)) -> x
8751     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
8752       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
8753         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
8754     break;
8755   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
8756   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
8757   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
8758   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
8759   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
8760     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
8761     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
8762     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8763       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
8764                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
8765                                        CI);
8766       return new LoadInst(Ptr);
8767     }
8768     break;
8769   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
8770   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
8771     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
8772     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
8773       const Type *OpPtrTy = 
8774         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
8775       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
8776       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
8777     }
8778     break;
8779   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
8780   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
8781   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
8782     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
8783     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8784       const Type *OpPtrTy = 
8785         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
8786       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
8787       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
8788     }
8789     break;
8790     
8791   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
8792     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
8793     // we can simplify the input based on that, do so now.
8794     uint64_t UndefElts;
8795     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
8796                                               UndefElts)) {
8797       II->setOperand(1, V);
8798       return II;
8799     }
8800     break;
8801   }
8802     
8803   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8804     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8805     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8806       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8807       
8808       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8809       bool AllEltsOk = true;
8810       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8811         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8812             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8813           AllEltsOk = false;
8814           break;
8815         }
8816       }
8817       
8818       if (AllEltsOk) {
8819         // Cast the input vectors to byte vectors.
8820         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8821         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8822         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8823         
8824         // Only extract each element once.
8825         Value *ExtractedElts[32];
8826         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8827         
8828         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8829           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8830             continue;
8831           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8832           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8833           
8834           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8835             Instruction *Elt = 
8836               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8837             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8838             ExtractedElts[Idx] = Elt;
8839           }
8840         
8841           // Insert this value into the result vector.
8842           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
8843                                              i, "tmp");
8844           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8845         }
8846         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8847       }
8848     }
8849     break;
8850
8851   case Intrinsic::stackrestore: {
8852     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8853     // happen when variable allocas are DCE'd.
8854     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8855       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8856         BasicBlock::iterator BI = SS;
8857         if (&*++BI == II)
8858           return EraseInstFromFunction(CI);
8859       }
8860     }
8861     
8862     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
8863     // same block without an intervening call/alloca.
8864     BasicBlock::iterator BI = II;
8865     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8866     bool CannotRemove = false;
8867     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8868       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
8869         CannotRemove = true;
8870         break;
8871       }
8872       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
8873         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
8874           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
8875           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
8876             return EraseInstFromFunction(CI);
8877           // Otherwise, ignore the intrinsic.
8878         } else {
8879           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
8880           // restore.
8881           CannotRemove = true;
8882           break;
8883         }
8884       }
8885     }
8886     
8887     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8888     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8889     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
8890       return EraseInstFromFunction(CI);
8891     break;
8892   }
8893   }
8894
8895   return visitCallSite(II);
8896 }
8897
8898 // InvokeInst simplification
8899 //
8900 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8901   return visitCallSite(&II);
8902 }
8903
8904 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
8905 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
8906 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
8907                                          const CastInst * const CI,
8908                                          const TargetData * const TD,
8909                                          const int ix) {
8910   if (!CI->isLosslessCast())
8911     return false;
8912
8913   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
8914   // can't change to a type with a different size.  If the size were
8915   // passed explicitly we could avoid this check.
8916   if (!CS.paramHasAttr(ix, ParamAttr::ByVal))
8917     return true;
8918
8919   const Type* SrcTy = 
8920             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
8921   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8922   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
8923     return false;
8924   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
8925     return false;
8926   return true;
8927 }
8928
8929 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8930 //
8931 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8932   bool Changed = false;
8933
8934   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8935   // to the arguments of the call/invoke.
8936   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8937
8938   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8939
8940   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8941     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8942       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8943       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8944       // be unreachable, as the call is undefined.
8945       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8946                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8947                                     OldCall);
8948       if (!OldCall->use_empty())
8949         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8950       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8951         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8952       return 0;
8953     }
8954
8955   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8956     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8957     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8958     // that we can't modify the CFG here.
8959     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8960                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8961                   CS.getInstruction());
8962
8963     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8964       CS.getInstruction()->
8965         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8966
8967     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8968       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8969       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8970                          ConstantInt::getTrue(), II);
8971     }
8972     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8973   }
8974
8975   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8976     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8977       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8978         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8979
8980   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8981   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8982   if (FTy->isVarArg()) {
8983     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
8984     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8985     // the call.
8986     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8987            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
8988       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
8989       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
8990         *I = CI->getOperand(0);
8991         Changed = true;
8992       }
8993     }
8994   }
8995
8996   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8997     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8998     CS.setDoesNotThrow();
8999     Changed = true;
9000   }
9001
9002   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9003 }
9004
9005 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9006 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9007 //
9008 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9009   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9010   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9011   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9012       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9013     return false;
9014   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9015   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9016   const PAListPtr &CallerPAL = CS.getParamAttrs();
9017
9018   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9019   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9020   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9021   //
9022   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9023   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9024   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9025
9026   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9027     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9028
9029   // Check to see if we are changing the return type...
9030   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9031     if (Callee->isDeclaration() &&
9032         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9033         // a pointer to an integer of the same size.
9034         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9035           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9036       return false;   // Cannot transform this return value.
9037
9038     if (!Caller->use_empty() &&
9039         // void -> non-void is handled specially
9040         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9041       return false;   // Cannot transform this return value.
9042
9043     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9044       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
9045       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(NewRetTy))
9046         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9047     }
9048
9049     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9050     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9051     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9052     // the critical edge).  Bail out in this case.
9053     if (!Caller->use_empty())
9054       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9055         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9056              UI != E; ++UI)
9057           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9058             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9059                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9060               return false;
9061   }
9062
9063   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9064   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9065
9066   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9067   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9068     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9069     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9070
9071     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9072       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9073
9074     if (CallerPAL.getParamAttrs(i + 1) & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
9075       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9076
9077     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9078     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9079     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9080       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9081        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9082     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9083   }
9084
9085   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9086       Callee->isDeclaration())
9087     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9088
9089   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9090       !CallerPAL.isEmpty())
9091     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9092     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9093     // that are compatible with being a vararg call argument.
9094     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9095       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9096         break;
9097       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9098       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
9099         return false;
9100     }
9101
9102   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9103   // inserting cast instructions as necessary...
9104   std::vector<Value*> Args;
9105   Args.reserve(NumActualArgs);
9106   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> attrVec;
9107   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9108
9109   // Get any return attributes.
9110   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
9111
9112   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9113   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9114   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NewRetTy);
9115
9116   // Add the new return attributes.
9117   if (RAttrs)
9118     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
9119
9120   AI = CS.arg_begin();
9121   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9122     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9123     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9124       Args.push_back(*AI);
9125     } else {
9126       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9127           false, ParamTy, false);
9128       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9129       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9130     }
9131
9132     // Add any parameter attributes.
9133     if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9134       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9135   }
9136
9137   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9138   // now...
9139   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9140     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9141
9142   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9143   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9144     if (!FT->isVarArg()) {
9145       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9146            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9147     } else {
9148       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9149       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9150         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9151         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9152           // Must promote to pass through va_arg area!
9153           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9154                                                                 PTy, false);
9155           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9156           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9157           Args.push_back(Cast);
9158         } else {
9159           Args.push_back(*AI);
9160         }
9161
9162         // Add any parameter attributes.
9163         if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9164           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9165       }
9166     }
9167   }
9168
9169   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9170     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9171
9172   const PAListPtr &NewCallerPAL = PAListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9173
9174   Instruction *NC;
9175   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9176     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9177                             Args.begin(), Args.end(),
9178                             Caller->getName(), Caller);
9179     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9180     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9181   } else {
9182     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9183                           Caller->getName(), Caller);
9184     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9185     if (CI->isTailCall())
9186       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9187     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9188     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9189   }
9190
9191   // Insert a cast of the return type as necessary.
9192   Value *NV = NC;
9193   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9194     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9195       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9196                                                             OldRetTy, false);
9197       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9198
9199       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9200       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9201       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9202         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9203         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9204       } else {
9205         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9206         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9207       }
9208       AddUsersToWorkList(*Caller);
9209     } else {
9210       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9211     }
9212   }
9213
9214   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9215     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9216   Caller->eraseFromParent();
9217   RemoveFromWorkList(Caller);
9218   return true;
9219 }
9220
9221 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9222 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9223 //
9224 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9225   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9226   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9227   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9228   const PAListPtr &Attrs = CS.getParamAttrs();
9229
9230   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9231   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9232   if (Attrs.hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
9233     return 0;
9234
9235   IntrinsicInst *Tramp =
9236     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9237
9238   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9239   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9240   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9241
9242   const PAListPtr &NestAttrs = NestF->getParamAttrs();
9243   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9244     unsigned NestIdx = 1;
9245     const Type *NestTy = 0;
9246     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
9247
9248     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9249     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9250          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9251       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
9252         // Record the parameter type and any other attributes.
9253         NestTy = *I;
9254         NestAttr = NestAttrs.getParamAttrs(NestIdx);
9255         break;
9256       }
9257
9258     if (NestTy) {
9259       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9260       std::vector<Value*> NewArgs;
9261       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9262
9263       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> NewAttrs;
9264       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9265
9266       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9267       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9268
9269       // Add any function result attributes.
9270       if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(0))
9271         NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
9272
9273       {
9274         unsigned Idx = 1;
9275         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9276         do {
9277           if (Idx == NestIdx) {
9278             // Add the chain argument and attributes.
9279             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9280             if (NestVal->getType() != NestTy)
9281               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9282             NewArgs.push_back(NestVal);
9283             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9284           }
9285
9286           if (I == E)
9287             break;
9288
9289           // Add the original argument and attributes.
9290           NewArgs.push_back(*I);
9291           if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(Idx))
9292             NewAttrs.push_back
9293               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9294
9295           ++Idx, ++I;
9296         } while (1);
9297       }
9298
9299       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9300       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9301       // with the chain parameter inserted.
9302
9303       std::vector<const Type*> NewTypes;
9304       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9305
9306       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9307       // mean appending it.
9308       {
9309         unsigned Idx = 1;
9310         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9311           E = FTy->param_end();
9312
9313         do {
9314           if (Idx == NestIdx)
9315             // Add the chain's type.
9316             NewTypes.push_back(NestTy);
9317
9318           if (I == E)
9319             break;
9320
9321           // Add the original type.
9322           NewTypes.push_back(*I);
9323
9324           ++Idx, ++I;
9325         } while (1);
9326       }
9327
9328       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9329       // code sort out any function type mismatches.
9330       FunctionType *NewFTy =
9331         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9332       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9333         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9334       const PAListPtr &NewPAL = PAListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9335
9336       Instruction *NewCaller;
9337       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9338         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9339                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9340                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9341                                        Caller->getName(), Caller);
9342         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9343         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9344       } else {
9345         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9346                                      Caller->getName(), Caller);
9347         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9348           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9349         cast<CallInst>(NewCaller)->
9350           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9351         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9352       }
9353       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9354         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9355       Caller->eraseFromParent();
9356       RemoveFromWorkList(Caller);
9357       return 0;
9358     }
9359   }
9360
9361   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9362   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9363   // code sort out any function type mismatches.
9364   Constant *NewCallee =
9365     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9366   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9367   return CS.getInstruction();
9368 }
9369
9370 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9371 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9372 /// and a single binop.
9373 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9374   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9375   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9376          isa<CmpInst>(FirstInst));
9377   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9378   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9379   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9380     
9381   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9382   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9383   
9384   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9385   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9386   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9387     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9388     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9389         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9390         // types or GEP's with different index types.
9391         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9392         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9393       return 0;
9394
9395     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9396     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9397       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9398           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9399         return 0;
9400     
9401     // Keep track of which operand needs a phi node.
9402     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9403     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9404   }
9405   
9406   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9407
9408   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9409   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9410   // hide them behind a phi.
9411   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9412     return 0;
9413   
9414   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9415   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9416   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9417   if (LHSVal == 0) {
9418     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9419                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9420     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9421     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9422     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9423     LHSVal = NewLHS;
9424   }
9425   
9426   if (RHSVal == 0) {
9427     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9428                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9429     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9430     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9431     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9432     RHSVal = NewRHS;
9433   }
9434   
9435   // Add all operands to the new PHIs.
9436   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9437     if (NewLHS) {
9438       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9439       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9440     }
9441     if (NewRHS) {
9442       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9443       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9444     }
9445   }
9446     
9447   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9448     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9449   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9450     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9451                            RHSVal);
9452   else {
9453     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9454     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9455   }
9456 }
9457
9458 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9459 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9460 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9461 /// block it is in.
9462 ///
9463 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9464 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9465 /// to a register.
9466 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9467   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9468   
9469   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9470     if (BBI->mayWriteToMemory())
9471       return false;
9472   
9473   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9474   // profitable to do this xform.
9475   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9476     bool isAddressTaken = false;
9477     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9478          UI != E; ++UI) {
9479       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9480       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9481         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9482         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9483       }
9484       isAddressTaken = true;
9485       break;
9486     }
9487     
9488     if (!isAddressTaken)
9489       return false;
9490   }
9491   
9492   return true;
9493 }
9494
9495
9496 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9497 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9498 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9499 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9500   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9501
9502   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9503   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9504   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9505   // code size and simplifying code.
9506   Constant *ConstantOp = 0;
9507   const Type *CastSrcTy = 0;
9508   bool isVolatile = false;
9509   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9510     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9511   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9512     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9513     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9514     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9515     if (ConstantOp == 0)
9516       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9517   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9518     isVolatile = LI->isVolatile();
9519     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9520     // load and the PHI.
9521     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9522         !isSafeToSinkLoad(LI))
9523       return 0;
9524     
9525     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
9526     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
9527     // the path through the other successor.
9528     if (isVolatile &&
9529         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9530       return 0;
9531     
9532   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9533     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9534       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9535     // Can't handle general GEPs yet.
9536     return 0;
9537   } else {
9538     return 0;  // Cannot fold this operation.
9539   }
9540
9541   // Check to see if all arguments are the same operation.
9542   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9543     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
9544     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9545     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
9546       return 0;
9547     if (CastSrcTy) {
9548       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
9549         return 0;  // Cast operation must match.
9550     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9551       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
9552       // the load and the PHI.
9553       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
9554           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
9555           !isSafeToSinkLoad(LI))
9556         return 0;
9557       
9558       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
9559       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
9560       // the path through the other successor.
9561       if (isVolatile &&
9562           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9563         return 0;
9564
9565       
9566     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
9567       return 0;
9568     }
9569   }
9570
9571   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
9572   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
9573   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
9574                                    PN.getName()+".in");
9575   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9576
9577   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
9578   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
9579
9580   // Add all operands to the new PHI.
9581   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9582     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9583     if (NewInVal != InVal)
9584       InVal = 0;
9585     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
9586   }
9587
9588   Value *PhiVal;
9589   if (InVal) {
9590     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
9591     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
9592     PhiVal = InVal;
9593     delete NewPN;
9594   } else {
9595     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
9596     PhiVal = NewPN;
9597   }
9598
9599   // Insert and return the new operation.
9600   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
9601     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
9602   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9603     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
9604   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9605     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
9606                            PhiVal, ConstantOp);
9607   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
9608   
9609   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
9610   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
9611   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
9612   if (isVolatile)
9613     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
9614       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
9615   
9616   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
9617 }
9618
9619 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
9620 /// that is dead.
9621 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
9622                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
9623   if (PN->use_empty()) return true;
9624   if (!PN->hasOneUse()) return false;
9625
9626   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
9627   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
9628     return true;
9629   
9630   // Don't scan crazily complex things.
9631   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
9632     return false;
9633
9634   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
9635     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
9636
9637   return false;
9638 }
9639
9640 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
9641 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
9642 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9643 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
9644                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
9645   // See if we already saw this PHI node.
9646   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
9647     return true;
9648   
9649   // Don't scan crazily complex things.
9650   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
9651     return false;
9652  
9653   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
9654   // the value.
9655   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9656     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
9657     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
9658       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9659         return false;
9660     } else if (Op != NonPhiInVal)
9661       return false;
9662   }
9663   
9664   return true;
9665 }
9666
9667
9668 // PHINode simplification
9669 //
9670 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
9671   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
9672   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
9673   
9674   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
9675     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
9676
9677   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
9678   // reducing code size.
9679   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
9680       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
9681     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
9682       return Result;
9683
9684   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
9685   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
9686   // PHI)... break the cycle.
9687   if (PN.hasOneUse()) {
9688     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
9689     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
9690       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
9691       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
9692       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
9693         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9694     }
9695    
9696     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
9697     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
9698     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
9699     // common case here is good because the only other things that catch this
9700     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
9701     // late.
9702     if (PHIUser->hasOneUse() &&
9703         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
9704         PHIUser->use_back() == &PN) {
9705       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9706     }
9707   }
9708
9709   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
9710   // same value, for example:
9711   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9712   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
9713   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
9714   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
9715   {
9716     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
9717     // Scan for the first non-phi operand.
9718     while (InValNo != NumOperandVals && 
9719            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
9720       ++InValNo;
9721
9722     if (InValNo != NumOperandVals) {
9723       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
9724       
9725       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
9726       // there is no need to recursively scan other phis.
9727       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
9728         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
9729         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
9730           break;
9731       }
9732       
9733       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
9734       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
9735       // the value.
9736       if (InValNo == NumOperandVals) {
9737         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
9738         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9739           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
9740       }
9741     }
9742   }
9743   return 0;
9744 }
9745
9746 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
9747                                    Instruction *InsertPoint,
9748                                    InstCombiner *IC) {
9749   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
9750   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9751   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
9752   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
9753   // used for address computation.
9754   Instruction::CastOps opcode = 
9755      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
9756       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
9757   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
9758 }
9759
9760
9761 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
9762   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
9763   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
9764   // If so, eliminate the noop.
9765   if (GEP.getNumOperands() == 1)
9766     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9767
9768   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
9769     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
9770
9771   bool HasZeroPointerIndex = false;
9772   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
9773     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
9774
9775   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
9776     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9777
9778   // Eliminate unneeded casts for indices.
9779   bool MadeChange = false;
9780   
9781   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
9782   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
9783        i != e; ++i, ++GTI) {
9784     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
9785       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
9786         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
9787             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
9788           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
9789           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
9790           // is a 32-bit pointer target.
9791           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
9792             MadeChange = true;
9793             *i = CI->getOperand(0);
9794           }
9795         }
9796       }
9797       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
9798       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
9799       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
9800       // obvious.
9801       Value *Op = *i;
9802       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
9803         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9804           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
9805           MadeChange = true;
9806         } else {
9807           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
9808                                 GEP);
9809           *i = Op;
9810           MadeChange = true;
9811         }
9812       }
9813     }
9814   }
9815   if (MadeChange) return &GEP;
9816
9817   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
9818   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
9819   // real input to the dest type.
9820   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
9821     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
9822       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
9823       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
9824       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
9825         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
9826         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
9827           if (I != BCI) {
9828             I->takeName(BCI);
9829             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
9830             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
9831           }
9832           return &GEP;
9833         }
9834       }
9835       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
9836     }
9837   }
9838   
9839   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
9840   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
9841   // getelementptr instructions into a single instruction.
9842   //
9843   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
9844   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
9845     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
9846
9847   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
9848     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
9849     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
9850     // avoids us creating a TON of code in some cases.
9851     //
9852     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
9853         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9854       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9855
9856     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9857
9858     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9859     bool EndsWithSequential = false;
9860     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9861            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9862       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9863
9864     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9865     if (EndsWithSequential) {
9866       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9867       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9868       //
9869       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9870       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9871         Sum = GO1;
9872       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9873         Sum = SO1;
9874       } else {
9875         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9876         // target's pointer size.
9877         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9878           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9879             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9880           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9881             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9882           } else {
9883             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9884             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9885               // Convert GO1 to SO1's type.
9886               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9887
9888             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9889               // Convert SO1 to GO1's type.
9890               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9891             } else {
9892               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9893               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9894               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9895             }
9896           }
9897         }
9898         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9899           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9900         else {
9901           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9902           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9903         }
9904       }
9905
9906       // Recycle the GEP we already have if possible.
9907       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9908         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9909         GEP.setOperand(1, Sum);
9910         return &GEP;
9911       } else {
9912         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9913                        SrcGEPOperands.end()-1);
9914         Indices.push_back(Sum);
9915         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9916       }
9917     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9918                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9919                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9920       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9921       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9922                      SrcGEPOperands.end());
9923       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9924     }
9925
9926     if (!Indices.empty())
9927       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9928                                        Indices.end(), GEP.getName());
9929
9930   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9931     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9932     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9933
9934     // Scan for nonconstants...
9935     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9936     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9937     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9938       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9939
9940     if (I == E) {  // If they are all constants...
9941       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9942                                                     &Indices[0],Indices.size());
9943
9944       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9945       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9946     }
9947   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9948     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9949       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9950     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9951       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9952       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9953       //
9954       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9955       //
9956       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9957       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9958       if (const ArrayType *XATy =
9959           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9960         if (const ArrayType *CATy =
9961             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9962           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9963             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9964             // to an array of the same type as the destination pointer
9965             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9966             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9967             GEP.setOperand(0, X);
9968             return &GEP;
9969           }
9970     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9971       // Transform things like:
9972       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9973       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9974       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9975       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9976       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9977           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9978           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9979         Value *Idx[2];
9980         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9981         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9982         Value *V = InsertNewInstBefore(
9983                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9984         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9985         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9986       }
9987       
9988       // Transform things like:
9989       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9990       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9991       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9992       
9993       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9994         uint64_t ArrayEltSize =
9995             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9996         
9997         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9998         // allow either a mul, shift, or constant here.
9999         Value *NewIdx = 0;
10000         ConstantInt *Scale = 0;
10001         if (ArrayEltSize == 1) {
10002           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10003           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10004         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10005           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10006           Scale = CI;
10007         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10008           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10009               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10010             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10011             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10012             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10013             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10014           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10015                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10016             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10017             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10018           }
10019         }
10020         
10021         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10022         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10023         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10024         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10025         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10026             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10027           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10028                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10029           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10030             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10031                                                        false /*ZExt*/);
10032             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10033             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10034           }
10035
10036           // Insert the new GEP instruction.
10037           Value *Idx[2];
10038           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10039           Idx[1] = NewIdx;
10040           Instruction *NewGEP =
10041             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10042           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10043           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10044           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10045         }
10046       }
10047     }
10048   }
10049
10050   return 0;
10051 }
10052
10053 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10054   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10055   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10056     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10057       const Type *NewTy = 
10058         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10059       AllocationInst *New = 0;
10060
10061       // Create and insert the replacement instruction...
10062       if (isa<MallocInst>(AI))
10063         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10064       else {
10065         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10066         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10067       }
10068
10069       InsertNewInstBefore(New, AI);
10070
10071       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10072       // allocas if possible...
10073       //
10074       BasicBlock::iterator It = New;
10075       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10076
10077       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10078       // insert our getelementptr instruction...
10079       //
10080       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10081       Value *Idx[2];
10082       Idx[0] = NullIdx;
10083       Idx[1] = NullIdx;
10084       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10085                                            New->getName()+".sub", It);
10086
10087       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10088       // allocation.
10089       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10090     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10091       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10092     }
10093   }
10094
10095   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10096   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10097   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10098   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10099       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10100     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10101
10102   return 0;
10103 }
10104
10105 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10106   Value *Op = FI.getOperand(0);
10107
10108   // free undef -> unreachable.
10109   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10110     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10111     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10112                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10113     return EraseInstFromFunction(FI);
10114   }
10115   
10116   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10117   // when lots of inlining happens.
10118   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10119     return EraseInstFromFunction(FI);
10120   
10121   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10122   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10123     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10124     return &FI;
10125   }
10126   
10127   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10128   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10129     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10130       AddToWorkList(GEPI);
10131       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10132       return &FI;
10133     }
10134   }
10135   
10136   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10137   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10138     if (MI->hasOneUse()) {
10139       EraseInstFromFunction(FI);
10140       return EraseInstFromFunction(*MI);
10141     }
10142
10143   return 0;
10144 }
10145
10146
10147 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10148 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10149                                         const TargetData *TD) {
10150   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10151   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10152
10153   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10154     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10155     // directly if string length is small enough.
10156     std::string Str;
10157     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10158       unsigned len = Str.length();
10159       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10160       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10161       // Replace LI with immediate integer store.
10162       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10163         APInt StrVal(numBits, 0);
10164         APInt SingleChar(numBits, 0);
10165         if (TD->isLittleEndian()) {
10166           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10167             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10168             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10169           }
10170         } else {
10171           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10172             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10173             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10174           }
10175           // Append NULL at the end.
10176           SingleChar = 0;
10177           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10178         }
10179         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10180         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10181       }
10182     }
10183   }
10184
10185   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10186   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10187     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10188
10189     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10190          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10191       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10192       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10193       // constants.
10194       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10195         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10196           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10197             Value *Idxs[2];
10198             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10199             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10200             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10201             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10202           }
10203
10204       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10205             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10206           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10207           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10208           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10209           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10210                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10211
10212         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10213         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10214         // the result of the loaded value.
10215         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10216                                                              CI->getName(),
10217                                                          LI.isVolatile()),LI);
10218         // Now cast the result of the load.
10219         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10220       }
10221     }
10222   }
10223   return 0;
10224 }
10225
10226 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10227 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10228 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10229 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10230 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10231   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10232   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10233
10234   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10235   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10236     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10237     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10238
10239   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10240   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10241   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10242   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10243   // the load entirely).
10244   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10245
10246   while (BBI != E) {
10247     --BBI;
10248
10249     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10250     // marked invalid.
10251     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10252       return false;
10253     
10254     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10255       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10256     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10257       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10258     }
10259
10260   }
10261   return false;
10262 }
10263
10264 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
10265 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
10266 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
10267 /// input, because we ignore GEP indices.
10268 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
10269   while (1) {
10270     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
10271       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
10272           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
10273         Ptr = CE->getOperand(0);
10274       else
10275         return Ptr;
10276     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
10277       Ptr = BCI->getOperand(0);
10278     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
10279       Ptr = GEP->getOperand(0);
10280     } else {
10281       return Ptr;
10282     }
10283   }
10284 }
10285
10286 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10287   Value *Op = LI.getOperand(0);
10288
10289   // Attempt to improve the alignment.
10290   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10291   if (KnownAlign >
10292       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10293                                 LI.getAlignment()))
10294     LI.setAlignment(KnownAlign);
10295
10296   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10297   if (isa<CastInst>(Op))
10298     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10299       return Res;
10300
10301   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10302   if (LI.isVolatile()) return 0;
10303   
10304   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
10305     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
10306     // If the instruction immediately before this is a store to the same
10307     // address, do a simple form of store->load forwarding.
10308     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10309       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
10310         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10311     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
10312       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
10313         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10314   }
10315
10316   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10317     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10318     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10319     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10320         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10321       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10322       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10323       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10324       // CFG.
10325       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10326                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10327       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10328     }
10329   } 
10330
10331   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10332     // load null/undef -> undef
10333     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10334     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10335         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10336       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10337       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10338       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10339       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10340                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10341       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10342     }
10343
10344     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10345     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10346       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10347         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10348
10349     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10350     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10351       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10352         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10353           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10354             if (Constant *V = 
10355                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10356               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10357         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10358           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10359           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10360           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10361           // CFG.
10362           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10363                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10364           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10365         }
10366
10367       } else if (CE->isCast()) {
10368         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10369           return Res;
10370       }
10371     }
10372   }
10373     
10374   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10375   // is all undef or zero, we know what it loads.
10376   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
10377     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10378       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10379         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10380       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10381         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10382     }
10383   }
10384
10385   if (Op->hasOneUse()) {
10386     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10387     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10388     // exposes redundancy in the code.
10389     //
10390     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10391     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10392     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10393     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10394     // unconditionally.
10395     //
10396     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10397       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10398       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10399           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10400         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10401                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10402         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10403                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10404         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10405       }
10406
10407       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10408       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10409         if (C->isNullValue()) {
10410           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10411           return &LI;
10412         }
10413
10414       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10415       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10416         if (C->isNullValue()) {
10417           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10418           return &LI;
10419         }
10420     }
10421   }
10422   return 0;
10423 }
10424
10425 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10426 /// when possible.
10427 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10428   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10429   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10430
10431   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10432   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10433     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10434
10435     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10436       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10437       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10438       // constants.
10439       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10440         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10441           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10442             Value* Idxs[2];
10443             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10444             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10445             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10446             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10447           }
10448
10449       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10450           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10451                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10452
10453         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10454         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10455         // the store, cast the value to be stored.
10456         Value *NewCast;
10457         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10458         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10459         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10460         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10461         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10462           if (CastSrcTy->isInteger())
10463             opcode = Instruction::IntToPtr;
10464         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10465           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10466             opcode = Instruction::PtrToInt;
10467         }
10468         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10469           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10470         else
10471           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10472             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10473             SI);
10474         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10475       }
10476     }
10477   }
10478   return 0;
10479 }
10480
10481 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10482   Value *Val = SI.getOperand(0);
10483   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10484
10485   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10486     EraseInstFromFunction(SI);
10487     ++NumCombined;
10488     return 0;
10489   }
10490   
10491   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10492   // alloca dead.
10493   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10494     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10495       EraseInstFromFunction(SI);
10496       ++NumCombined;
10497       return 0;
10498     }
10499     
10500     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10501       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10502           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10503         EraseInstFromFunction(SI);
10504         ++NumCombined;
10505         return 0;
10506       }
10507   }
10508
10509   // Attempt to improve the alignment.
10510   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10511   if (KnownAlign >
10512       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10513                                 SI.getAlignment()))
10514     SI.setAlignment(KnownAlign);
10515
10516   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10517   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
10518   // situation often occurs with bitfield accesses.
10519   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
10520   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10521        --ScanInsts) {
10522     --BBI;
10523     
10524     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10525       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
10526       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
10527         ++NumDeadStore;
10528         ++BBI;
10529         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
10530         continue;
10531       }
10532       break;
10533     }
10534     
10535     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
10536     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
10537     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
10538     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10539       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
10540         EraseInstFromFunction(SI);
10541         ++NumCombined;
10542         return 0;
10543       }
10544       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
10545       // may not be dead.
10546       break;
10547     }
10548     
10549     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
10550     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
10551       break;
10552   }
10553   
10554   
10555   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
10556
10557   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
10558   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
10559     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
10560       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
10561       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
10562         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
10563       ++NumCombined;
10564     }
10565     return 0;  // Do not modify these!
10566   }
10567
10568   // store undef, Ptr -> noop
10569   if (isa<UndefValue>(Val)) {
10570     EraseInstFromFunction(SI);
10571     ++NumCombined;
10572     return 0;
10573   }
10574
10575   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
10576   // source instead.
10577   if (isa<CastInst>(Ptr))
10578     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10579       return Res;
10580   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
10581     if (CE->isCast())
10582       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10583         return Res;
10584
10585   
10586   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
10587   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
10588   BBI = &SI; ++BBI;
10589   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
10590     if (BI->isUnconditional())
10591       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
10592         return 0;  // xform done!
10593   
10594   return 0;
10595 }
10596
10597 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
10598 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
10599 /// into a phi node with a store in the successor.
10600 ///
10601 /// Simplify things like:
10602 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
10603 /// into a phi node with a store in the successor.
10604 ///
10605 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
10606   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
10607   
10608   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
10609   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
10610   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
10611   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
10612   
10613   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
10614   // the other predecessor.
10615   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
10616   BasicBlock *OtherBB = 0;
10617   if (*PI != StoreBB)
10618     OtherBB = *PI;
10619   ++PI;
10620   if (PI == pred_end(DestBB))
10621     return false;
10622   
10623   if (*PI != StoreBB) {
10624     if (OtherBB)
10625       return false;
10626     OtherBB = *PI;
10627   }
10628   if (++PI != pred_end(DestBB))
10629     return false;
10630
10631   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
10632   // for example, if SI is in an infinite loop)
10633   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
10634     return false;
10635
10636   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
10637   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
10638   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
10639   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
10640     return false;
10641   
10642   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
10643   // else' case.  there is an instruction before the branch.
10644   StoreInst *OtherStore = 0;
10645   if (OtherBr->isUnconditional()) {
10646     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
10647     --BBI;
10648     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
10649     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10650       return false;
10651   } else {
10652     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
10653     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
10654     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
10655         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
10656       return false;
10657     
10658     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
10659     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
10660     // lives in OtherBB.
10661     for (;; --BBI) {
10662       // Check to see if we find the matching store.
10663       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
10664         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10665           return false;
10666         break;
10667       }
10668       // If we find something that may be using or overwriting the stored
10669       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
10670       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
10671           BBI == OtherBB->begin())
10672         return false;
10673     }
10674     
10675     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
10676     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
10677     // StoreBB.
10678     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
10679       // FIXME: This should really be AA driven.
10680       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
10681         return false;
10682     }
10683   }
10684   
10685   // Insert a PHI node now if we need it.
10686   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
10687   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
10688     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
10689     PN->reserveOperandSpace(2);
10690     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
10691     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
10692     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
10693   }
10694   
10695   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
10696   // insert it.
10697   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
10698   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
10699                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
10700   
10701   // Nuke the old stores.
10702   EraseInstFromFunction(SI);
10703   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
10704   ++NumCombined;
10705   return true;
10706 }
10707
10708
10709 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
10710   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
10711   Value *X = 0;
10712   BasicBlock *TrueDest;
10713   BasicBlock *FalseDest;
10714   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
10715       !isa<Constant>(X)) {
10716     // Swap Destinations and condition...
10717     BI.setCondition(X);
10718     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10719     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10720     return &BI;
10721   }
10722
10723   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
10724   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
10725   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
10726                              TrueDest, FalseDest)))
10727     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
10728          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10729       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
10730       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
10731       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10732       NewSCC->takeName(I);
10733       // Swap Destinations and condition...
10734       BI.setCondition(NewSCC);
10735       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10736       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10737       RemoveFromWorkList(I);
10738       I->eraseFromParent();
10739       AddToWorkList(NewSCC);
10740       return &BI;
10741     }
10742
10743   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
10744   ICmpInst::Predicate IPred;
10745   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
10746                       TrueDest, FalseDest)))
10747     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
10748          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
10749          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10750       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
10751       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
10752       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10753       NewSCC->takeName(I);
10754       // Swap Destinations and condition...
10755       BI.setCondition(NewSCC);
10756       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10757       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10758       RemoveFromWorkList(I);
10759       I->eraseFromParent();;
10760       AddToWorkList(NewSCC);
10761       return &BI;
10762     }
10763
10764   return 0;
10765 }
10766
10767 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
10768   Value *Cond = SI.getCondition();
10769   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
10770     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
10771       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
10772         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
10773         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
10774           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
10775                                                 AddRHS));
10776         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
10777         AddToWorkList(I);
10778         return &SI;
10779       }
10780   }
10781   return 0;
10782 }
10783
10784 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
10785   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
10786
10787   if (!EV.hasIndices())
10788     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
10789
10790   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
10791     if (isa<UndefValue>(C))
10792       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
10793       
10794     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
10795       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
10796
10797     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
10798       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
10799       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
10800       if (EV.getNumIndices() > 1)
10801         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
10802         // first index
10803         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
10804       else
10805         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
10806     }
10807     return 0; // Can't handle other constants
10808   } 
10809   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
10810     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
10811     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
10812     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
10813          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
10814          exti != exte && insi != inse;
10815          ++exti, ++insi) {
10816       if (*insi != *exti)
10817         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
10818         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
10819         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
10820         // operand of the insert. i.e., replace
10821         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
10822         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
10823         // with
10824         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
10825         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
10826                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
10827     }
10828     if (exti == exte && insi == inse)
10829       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
10830       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
10831       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
10832       // with "i32 42"
10833       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
10834     if (exti == exte) {
10835       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
10836       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
10837       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
10838       // with
10839       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
10840       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
10841       // by switching the order of the insert and extract (though the
10842       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
10843       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
10844         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
10845                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
10846         EV);
10847       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
10848                                      insi, inse);
10849     }
10850     if (insi == inse)
10851       // The insert list is a prefix of the extract list
10852       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
10853       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
10854       // i.e., replace
10855       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
10856       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
10857       // with
10858       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
10859       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
10860                                       exti, exte);
10861   }
10862   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
10863   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
10864   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
10865   // the value inserted, if appropriate).
10866   return 0;
10867 }
10868
10869 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
10870 /// is to leave as a vector operation.
10871 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
10872   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
10873     return true;
10874   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
10875     if (isConstant) return true;
10876     // If all elts are the same, we can extract.
10877     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
10878     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10879       if (C->getOperand(i) != Op0)
10880         return false;
10881     return true;
10882   }
10883   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
10884   if (!I) return false;
10885   
10886   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
10887   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
10888   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
10889       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
10890     return true;
10891   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
10892     return true;
10893   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
10894     if (BO->hasOneUse() &&
10895         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
10896          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
10897       return true;
10898   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
10899     if (CI->hasOneUse() &&
10900         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
10901          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
10902       return true;
10903   
10904   return false;
10905 }
10906
10907 /// Read and decode a shufflevector mask.
10908 ///
10909 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
10910 /// elements in the input.
10911 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
10912   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
10913   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
10914     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
10915   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
10916     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
10917
10918   std::vector<unsigned> Result;
10919   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
10920   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
10921     if (isa<UndefValue>(*i))
10922       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
10923     else
10924       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
10925   return Result;
10926 }
10927
10928 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
10929 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
10930 /// extracted from the vector.
10931 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
10932   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
10933   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
10934   unsigned Width = PTy->getNumElements();
10935   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
10936     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10937   
10938   if (isa<UndefValue>(V))
10939     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10940   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
10941     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
10942   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
10943     return CP->getOperand(EltNo);
10944   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10945     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
10946     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
10947       return 0;
10948     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
10949     
10950     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
10951     // inserted value.
10952     if (EltNo == IIElt) 
10953       return III->getOperand(1);
10954     
10955     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10956     // vector input.
10957     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10958   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10959     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10960     if (InEl < Width)
10961       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10962     else if (InEl < Width*2)
10963       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10964     else
10965       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10966   }
10967   
10968   // Otherwise, we don't know.
10969   return 0;
10970 }
10971
10972 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10973   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10974   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10975     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10976
10977   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10978   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10979     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10980   
10981   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10982     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
10983     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
10984     // (we do that below, but only when the index is constant).
10985     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10986     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10987       if (C->getOperand(i) != op0) {
10988         op0 = 0; 
10989         break;
10990       }
10991     if (op0)
10992       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10993   }
10994   
10995   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10996   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10997   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10998     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10999     unsigned VectorWidth = 
11000       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11001       
11002     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11003     // crashing the code below.
11004     if (IndexVal >= VectorWidth)
11005       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11006     
11007     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11008     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11009     // property.
11010     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11011       uint64_t UndefElts;
11012       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11013                                                 1 << IndexVal,
11014                                                 UndefElts)) {
11015         EI.setOperand(0, V);
11016         return &EI;
11017       }
11018     }
11019     
11020     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11021       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11022     
11023     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11024     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11025     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11026     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11027       if (const VectorType *VT = 
11028               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11029         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11030           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11031             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11032     }
11033   }
11034   
11035   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11036     if (I->hasOneUse()) {
11037       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11038       // profitable to do so
11039       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11040         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11041         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11042           ExtractElementInst *newEI0 = 
11043             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11044                                    EI.getName()+".lhs");
11045           ExtractElementInst *newEI1 =
11046             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11047                                    EI.getName()+".rhs");
11048           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11049           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11050           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11051         }
11052       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11053         unsigned AS = 
11054           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11055         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11056                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11057         GetElementPtrInst *GEP =
11058           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11059         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11060         return new LoadInst(GEP);
11061       }
11062     }
11063     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11064       // Extracting the inserted element?
11065       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11066         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11067       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11068       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11069       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11070           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11071         AddUsesToWorkList(EI);
11072         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11073         return &EI;
11074       }
11075     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11076       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11077       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11078       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11079         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11080         Value *Src;
11081         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
11082           Src = SVI->getOperand(0);
11083         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
11084           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
11085           Src = SVI->getOperand(1);
11086         } else {
11087           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11088         }
11089         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11090       }
11091     }
11092   }
11093   return 0;
11094 }
11095
11096 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11097 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11098 /// Otherwise, return false.
11099 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11100                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11101   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11102          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11103   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11104
11105   if (isa<UndefValue>(V)) {
11106     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11107     return true;
11108   } else if (V == LHS) {
11109     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11110       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11111     return true;
11112   } else if (V == RHS) {
11113     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11114       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11115     return true;
11116   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11117     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11118     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11119     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11120     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11121     
11122     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11123       return false;
11124     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11125     
11126     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11127       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11128       // transitively ok.
11129       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11130         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11131         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11132         return true;
11133       }      
11134     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11135       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11136           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11137         unsigned ExtractedIdx =
11138           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11139         
11140         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11141         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11142           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11143           // transitively ok.
11144           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11145             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11146             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11147               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11148                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11149             } else {
11150               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11151               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11152                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11153               
11154             }
11155             return true;
11156           }
11157         }
11158       }
11159     }
11160   }
11161   // TODO: Handle shufflevector here!
11162   
11163   return false;
11164 }
11165
11166 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11167 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11168 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11169 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11170                                      Value *&RHS) {
11171   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11172          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11173          "Invalid shuffle!");
11174   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11175
11176   if (isa<UndefValue>(V)) {
11177     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11178     return V;
11179   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11180     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11181     return V;
11182   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11183     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11184     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11185     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11186     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11187     
11188     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11189       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11190           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11191         unsigned ExtractedIdx =
11192           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11193         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11194         
11195         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11196         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11197         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11198           RHS = EI->getOperand(0);
11199           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11200           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11201             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11202           return V;
11203         }
11204         
11205         if (VecOp == RHS) {
11206           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11207           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11208           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11209             if (i != InsertedIdx)
11210               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11211           }
11212           return V;
11213         }
11214         
11215         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11216         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11217         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11218           return EI->getOperand(0);
11219         
11220       }
11221     }
11222   }
11223   // TODO: Handle shufflevector here!
11224   
11225   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11226   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11227     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11228   return V;
11229 }
11230
11231 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11232   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11233   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11234   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11235   
11236   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11237   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11238     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11239   
11240   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11241   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11242   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11243     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11244         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11245       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11246       unsigned ExtractedIdx =
11247         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11248       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11249       
11250       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11251         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11252       
11253       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11254         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11255       
11256       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11257       // back into the same place, just use the input vector.
11258       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11259         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11260       
11261       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11262       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11263       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11264       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11265       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11266         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11267         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11268         // Build a new shuffle mask.
11269         std::vector<Constant*> Mask;
11270         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11271           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11272         else {
11273           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11274           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11275                                                        NumVectorElts));
11276         } 
11277         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11278         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11279                                      ConstantVector::get(Mask));
11280       }
11281       
11282       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11283       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11284       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11285         std::vector<Constant*> Mask;
11286         Value *RHS = 0;
11287         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11288         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11289         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11290         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11291       }
11292     }
11293   }
11294
11295   return 0;
11296 }
11297
11298
11299 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11300   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11301   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11302   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11303
11304   bool MadeChange = false;
11305   
11306   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11307   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11308     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11309
11310   uint64_t UndefElts;
11311   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11312   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11313   if (VWidth <= 64 &&
11314       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts))
11315     MadeChange = true;
11316   
11317   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11318   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11319   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11320     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11321       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11322       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11323     }
11324     
11325     // Remap any references to RHS to use LHS.
11326     std::vector<Constant*> Elts;
11327     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11328       if (Mask[i] >= 2*e)
11329         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11330       else {
11331         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11332             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11333           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11334           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11335         } else {
11336           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11337           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11338         }
11339       }
11340     }
11341     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11342     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11343     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11344     LHS = SVI.getOperand(0);
11345     RHS = SVI.getOperand(1);
11346     MadeChange = true;
11347   }
11348   
11349   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11350   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11351     
11352   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11353     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11354     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11355     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11356       
11357     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11358     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11359   }
11360
11361   // Eliminate identity shuffles.
11362   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11363   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11364   
11365   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11366   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11367   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11368   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11369   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11370   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11371   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11372   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11373   // (splat(splat)) -> splat.
11374   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11375     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11376       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11377
11378       std::vector<unsigned> NewMask;
11379       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11380         if (Mask[i] >= 2*e)
11381           NewMask.push_back(2*e);
11382         else
11383           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11384       
11385       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11386       // the replacement.
11387       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11388         std::vector<Constant*> Elts;
11389         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11390           if (NewMask[i] >= e*2) {
11391             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11392           } else {
11393             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11394           }
11395         }
11396         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11397                                      LHSSVI->getOperand(1),
11398                                      ConstantVector::get(Elts));
11399       }
11400     }
11401   }
11402
11403   return MadeChange ? &SVI : 0;
11404 }
11405
11406
11407
11408
11409 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11410 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11411 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11412 /// end of its block.
11413 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11414   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11415
11416   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11417   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11418     return false;
11419
11420   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11421   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11422         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11423     return false;
11424
11425   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11426   // the end of block that could change the value.
11427   if (I->mayReadFromMemory()) {
11428     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11429          Scan != E; ++Scan)
11430       if (Scan->mayWriteToMemory())
11431         return false;
11432   }
11433
11434   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11435
11436   I->moveBefore(InsertPos);
11437   ++NumSunkInst;
11438   return true;
11439 }
11440
11441
11442 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11443 /// all reachable code to the worklist.
11444 ///
11445 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11446 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11447 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11448 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11449 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11450 ///
11451 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11452                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11453                                        InstCombiner &IC,
11454                                        const TargetData *TD) {
11455   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
11456   Worklist.push_back(BB);
11457
11458   while (!Worklist.empty()) {
11459     BB = Worklist.back();
11460     Worklist.pop_back();
11461     
11462     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11463     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11464     
11465     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11466       Instruction *Inst = BBI++;
11467       
11468       // DCE instruction if trivially dead.
11469       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11470         ++NumDeadInst;
11471         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11472         Inst->eraseFromParent();
11473         continue;
11474       }
11475       
11476       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11477       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11478         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11479         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11480         ++NumConstProp;
11481         Inst->eraseFromParent();
11482         continue;
11483       }
11484      
11485       IC.AddToWorkList(Inst);
11486     }
11487
11488     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11489     // constant, only visit the reachable successor.
11490     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11491     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11492       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11493         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11494         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11495         Worklist.push_back(ReachableBB);
11496         continue;
11497       }
11498     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11499       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11500         // See if this is an explicit destination.
11501         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11502           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11503             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11504             Worklist.push_back(ReachableBB);
11505             continue;
11506           }
11507         
11508         // Otherwise it is the default destination.
11509         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11510         continue;
11511       }
11512     }
11513     
11514     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11515       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
11516   }
11517 }
11518
11519 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
11520   bool Changed = false;
11521   TD = &getAnalysis<TargetData>();
11522   
11523   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
11524              << F.getNameStr() << "\n");
11525
11526   {
11527     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
11528     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
11529     // track of which blocks we visit.
11530     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
11531     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
11532
11533     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
11534     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
11535     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
11536     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
11537       if (!Visited.count(BB)) {
11538         Instruction *Term = BB->getTerminator();
11539         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
11540           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
11541
11542           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11543           ++NumDeadInst;
11544
11545           if (!I->use_empty())
11546             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
11547           I->eraseFromParent();
11548         }
11549       }
11550   }
11551
11552   while (!Worklist.empty()) {
11553     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
11554     if (I == 0) continue;  // skip null values.
11555
11556     // Check to see if we can DCE the instruction.
11557     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11558       // Add operands to the worklist.
11559       if (I->getNumOperands() < 4)
11560         AddUsesToWorkList(*I);
11561       ++NumDeadInst;
11562
11563       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11564
11565       I->eraseFromParent();
11566       RemoveFromWorkList(I);
11567       continue;
11568     }
11569
11570     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
11571     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
11572       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
11573
11574       // Add operands to the worklist.
11575       AddUsesToWorkList(*I);
11576       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
11577
11578       ++NumConstProp;
11579       I->eraseFromParent();
11580       RemoveFromWorkList(I);
11581       continue;
11582     }
11583
11584     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
11585       // See if we can constant fold its operands.
11586       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
11587         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
11588           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
11589             i->set(NewC);
11590         }
11591       }
11592     }
11593
11594     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
11595     if (I->hasOneUse()) {
11596       BasicBlock *BB = I->getParent();
11597       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
11598       if (UserParent != BB) {
11599         bool UserIsSuccessor = false;
11600         // See if the user is one of our successors.
11601         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
11602           if (*SI == UserParent) {
11603             UserIsSuccessor = true;
11604             break;
11605           }
11606
11607         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
11608         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
11609         // otherwise), we can keep going.
11610         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
11611             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
11612           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
11613           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
11614       }
11615     }
11616
11617     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
11618 #ifndef NDEBUG
11619     std::string OrigI;
11620 #endif
11621     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
11622     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
11623       ++NumCombined;
11624       // Should we replace the old instruction with a new one?
11625       if (Result != I) {
11626         DOUT << "IC: Old = " << *I
11627              << "    New = " << *Result;
11628
11629         // Everything uses the new instruction now.
11630         I->replaceAllUsesWith(Result);
11631
11632         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
11633         AddToWorkList(Result);
11634         AddUsersToWorkList(*Result);
11635
11636         // Move the name to the new instruction first.
11637         Result->takeName(I);
11638
11639         // Insert the new instruction into the basic block...
11640         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
11641         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
11642
11643         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
11644           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
11645             ++InsertPos;
11646
11647         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
11648
11649         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
11650         // use counts.
11651         AddUsesToWorkList(*I);
11652
11653         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
11654         // we do not process an instruction that has been deleted.
11655         RemoveFromWorkList(I);
11656
11657         // Erase the old instruction.
11658         InstParent->getInstList().erase(I);
11659       } else {
11660 #ifndef NDEBUG
11661         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
11662              << "    New = " << *I;
11663 #endif
11664
11665         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
11666         // if so, remove it.
11667         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11668           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
11669           // use counts.
11670           AddUsesToWorkList(*I);
11671
11672           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
11673           // occurrences of this instruction.
11674           RemoveFromWorkList(I);
11675           I->eraseFromParent();
11676         } else {
11677           AddToWorkList(I);
11678           AddUsersToWorkList(*I);
11679         }
11680       }
11681       Changed = true;
11682     }
11683   }
11684
11685   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
11686     
11687   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
11688   WorklistMap.clear();
11689   return Changed;
11690 }
11691
11692
11693 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
11694   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
11695   
11696   bool EverMadeChange = false;
11697
11698   // Iterate while there is work to do.
11699   unsigned Iteration = 0;
11700   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
11701     EverMadeChange = true;
11702   return EverMadeChange;
11703 }
11704
11705 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
11706   return new InstCombiner();
11707 }
11708
11709