lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
  12 // simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add int %X, 1
  16 //    %Z = add int %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add int %X, 2
  19 //
  20 // This is a simple worklist driven algorithm.
  21 //
  22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
  23 // the program:
  24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
  25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
  26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
  27 //    3. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All SetCC instructions on boolean values are replaced with logical ops
  29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
  30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
  31 //       shifts.
  32 //   ... etc.
  33 //
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  39 #include "llvm/Pass.h"
  40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  49 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  51 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  53 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  54 #include <algorithm>
  55 using namespace llvm;
  56 using namespace llvm::PatternMatch;
  57
  58 namespace {
  59   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  60   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  61   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  62   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
  63
  64   class InstCombiner : public FunctionPass,
  65                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  66     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  67     std::vector<Instruction*> WorkList;
  68     TargetData *TD;
  69
  70     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  71     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  72     /// now.
  73     ///
  74     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
  75       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  76            UI != UE; ++UI)
  77         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  78     }
  79
  80     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  81     /// the work lists because they might get more simplified now.
  82     ///
  83     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  84       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  85         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  86           WorkList.push_back(Op);
  87     }
  88
  89     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  90     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  91   public:
  92     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  93
  94     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  95       AU.addRequired<TargetData>();
  96       AU.setPreservesCFG();
  97     }
  98
  99     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
 100
 101     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 102     // instruction types.  The semantics are as follows:
 103     // Return Value:
 104     //    null        - No change was made
 105     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 106     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 107     //
 108     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 109     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 110     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitSetCondInst(SetCondInst &I);
 117     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI);
 118
 119     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
 120                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
 121     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 122     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 123     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 124                                 Instruction *FI);
 125     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 126     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 127     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 128     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 129     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 130     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 131     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 132     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 133     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
 134     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 135     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 136
 137     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 138     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 139
 140   private:
 141     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 142     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 143
 144   public:
 145     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 146     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 147     //
 148     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 149       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 150              "New instruction already inserted into a basic block!");
 151       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 152       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 153       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 154       return New;
 155     }
 156
 157     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 158     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 159     /// cast.
 160     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 161       if (V->getType() == Ty) return V;
 162
 163       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 164       WorkList.push_back(C);
 165       return C;
 166     }
 167
 168     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 169     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 170     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 171     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 172     // modified.
 173     //
 174     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 175       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 176       if (&I != V) {
 177         I.replaceAllUsesWith(V);
 178         return &I;
 179       } else {
 180         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 181         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 182         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
 183         return &I;
 184       }
 185     }
 186
 187     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 188     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 189     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 190     // this function.
 191     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 192       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 193       AddUsesToWorkList(I);
 194       removeFromWorkList(&I);
 195       I.eraseFromParent();
 196       return 0;  // Don't do anything with FI
 197     }
 198
 199
 200   private:
 201     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 202     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 203     /// casts that are known to not do anything...
 204     ///
 205     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 206                                    Instruction *InsertBefore);
 207
 208     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 209     // operators.
 210     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 211
 212
 213     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 214     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 215     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 216     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 217
 218     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
 219     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
 220     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
 221     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
 222
 223     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 224                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 225
 226     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 227                                  bool Inside, Instruction &IB);
 228   };
 229
 230   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 231 }
 232
 233 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 234 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
 235 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 236   if (isa<Instruction>(V)) {
 237     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 238       return 3;
 239     return 4;
 240   }
 241   if (isa<Argument>(V)) return 3;
 242   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
 243 }
 244
 245 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 246 // it.
 247 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 248   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 249 }
 250
 251 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 252 // though a va_arg area...
 253 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 254   switch (Ty->getTypeID()) {
 255   case Type::SByteTyID:
 256   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 257   case Type::UByteTyID:
 258   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 259   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 260   default:               return Ty;
 261   }
 262 }
 263
 264 /// isCast - If the specified operand is a CastInst or a constant expr cast,
 265 /// return the operand value, otherwise return null.
 266 static Value *isCast(Value *V) {
 267   if (CastInst *I = dyn_cast<CastInst>(V))
 268     return I->getOperand(0);
 269   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 270     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
 271       return CE->getOperand(0);
 272   return 0;
 273 }
 274
 275 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 276 // operators:
 277 //
 278 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 279 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 280 //     binary operators.
 281 //
 282 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 283 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 284 //
 285 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 286   bool Changed = false;
 287   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 288     Changed = !I.swapOperands();
 289
 290   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 291   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 292   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 293     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 294       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 295         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 296                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 297                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 298         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 299         I.setOperand(1, Folded);
 300         return true;
 301       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 302         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 303             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 304           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 305           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 306
 307           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 308           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 309           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 310                                                     Op1->getOperand(0),
 311                                                     Op1->getName(), &I);
 312           WorkList.push_back(New);
 313           I.setOperand(0, New);
 314           I.setOperand(1, Folded);
 315           return true;
 316         }
 317     }
 318   return Changed;
 319 }
 320
 321 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 322 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 323 //
 324 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 325   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 326     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 327
 328   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 329   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 330     return ConstantExpr::getNeg(C);
 331   return 0;
 332 }
 333
 334 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 335   if (BinaryOperator::isNot(V))
 336     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
 337
 338   // Constants can be considered to be not'ed values...
 339   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 340     return ConstantExpr::getNot(C);
 341   return 0;
 342 }
 343
 344 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 345 // other computations (because it has a constant operand), return the
 346 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 347 // Otherwise, return null.
 348 //
 349 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 350   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 351     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 352       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 353         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 354           return I->getOperand(0);
 355       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 356         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 357           // The multiplier is really 1 << CST.
 358           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 359           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
 360           return I->getOperand(0);
 361         }
 362     }
 363   return 0;
 364 }
 365
 366 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
 367 /// expression, return it.
 368 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
 369   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
 370   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 371     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 372       return cast<User>(V);
 373   return false;
 374 }
 375
 376 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 377 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 378   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 379                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 380 }
 381 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 382   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 383                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 384 }
 385
 386 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 387 // true when both operands are equal...
 388 //
 389 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 390   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 391          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 392          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 393 }
 394
 395 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
 396 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
 397 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
 398 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
 399 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
 400 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
 401 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
 402 ///
 403 template<typename Functor>
 404 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
 405   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
 406   Value *LHS = Root.getOperand(0);
 407
 408   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
 409   if (F.shouldApply(LHS))
 410     return F.apply(Root);
 411
 412   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
 413   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 414   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
 415     // Should we apply this transform to the RHS?
 416     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
 417
 418     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
 419     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
 420       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
 421       ShouldApply = true;
 422     }
 423
 424     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
 425     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
 426     if (ShouldApply) {
 427       BasicBlock *BB = Root.getParent();
 428
 429       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
 430       // and perform the reassociation.
 431       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
 432
 433       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
 434       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
 435
 436       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
 437       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
 438       if (&Root == TmpLHSI) {
 439         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
 440         return 0;
 441       }
 442       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
 443       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
 444       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
 445       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
 446       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
 447       ARI = Root;
 448
 449       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
 450       // get to LHSI.
 451       while (TmpLHSI != LHSI) {
 452         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
 453         // Move the instruction to immediately before the chain we are
 454         // constructing to avoid breaking dominance properties.
 455         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
 456         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
 457         ARI = NextLHSI;
 458
 459         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
 460         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
 461         TmpLHSI = NextLHSI;
 462         ExtraOperand = NextOp;
 463       }
 464
 465       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
 466       // the transformation...
 467       return F.apply(Root);
 468     }
 469
 470     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
 471   }
 472   return 0;
 473 }
 474
 475
 476 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
 477 struct AddRHS {
 478   Value *RHS;
 479   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
 480   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
 481   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 482     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
 483                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
 484   }
 485 };
 486
 487 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
 488 //                 iff C1&C2 == 0
 489 struct AddMaskingAnd {
 490   Constant *C2;
 491   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
 492   bool shouldApply(Value *LHS) const {
 493     ConstantInt *C1;
 494     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
 495            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
 496   }
 497   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 498     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
 499   }
 500 };
 501
 502 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 503                                              InstCombiner *IC) {
 504   if (isa<CastInst>(I)) {
 505     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
 506       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
 507
 508     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
 509                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
 510   }
 511
 512   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 513   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 514   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 515
 516   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 517     if (ConstIsRHS)
 518       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 519     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 520   }
 521
 522   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 523   if (!ConstIsRHS)
 524     std::swap(Op0, Op1);
 525   Instruction *New;
 526   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 527     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
 528   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
 529     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
 530   else {
 531     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
 532     abort();
 533   }
 534   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
 535 }
 536
 537 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 538 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 539 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 540 // not have a second operand.
 541 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
 542                                      InstCombiner *IC) {
 543   // Don't modify shared select instructions
 544   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 545   Value *TV = SI->getOperand(1);
 546   Value *FV = SI->getOperand(2);
 547
 548   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 549     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
 550     if (SI->getType() == Type::BoolTy) return 0;
 551
 552     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
 553     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
 554
 555     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 556                           SelectFalseVal);
 557   }
 558   return 0;
 559 }
 560
 561
 562 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
 563 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
 564 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
 565 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
 566   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 567   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 568   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0 ||
 569       !isa<Constant>(PN->getIncomingValue(0))) return 0;
 570
 571   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
 572   // cannot do the transformation.
 573   for (unsigned i = 1; i != NumPHIValues; ++i)
 574     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 575       return 0;
 576
 577   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 578   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
 579   I.setName("");
 580   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
 581   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 582
 583   // Next, add all of the operands to the PHI.
 584   if (I.getNumOperands() == 2) {
 585     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 586     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 587       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 588       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
 589                          PN->getIncomingBlock(i));
 590     }
 591   } else {
 592     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
 593     const Type *RetTy = I.getType();
 594     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 595       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 596       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
 597                          PN->getIncomingBlock(i));
 598     }
 599   }
 600   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 601 }
 602
 603 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 604   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 605   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 606
 607   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
 608     // X + undef -> undef
 609     if (isa<UndefValue>(RHS))
 610       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
 611
 612     // X + 0 --> X
 613     if (!I.getType()->isFloatingPoint() && // -0 + +0 = +0, so it's not a noop
 614         RHSC->isNullValue())
 615       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 616
 617     // X + (signbit) --> X ^ signbit
 618     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
 619       unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 620       uint64_t Val = CI->getRawValue() & (1ULL << NumBits)-1;
 621       if (Val == (1ULL << (NumBits-1)))
 622         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
 623     }
 624
 625     if (isa<PHINode>(LHS))
 626       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 627         return NV;
 628   }
 629
 630   // X + X --> X << 1
 631   if (I.getType()->isInteger()) {
 632     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
 633
 634     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
 635       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 636         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
 637           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
 638     }
 639     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
 640       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 641         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
 642           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
 643     }
 644   }
 645
 646   // -A + B  -->  B - A
 647   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 648     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
 649
 650   // A + -B  -->  A - B
 651   if (!isa<Constant>(RHS))
 652     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 653       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
 654
 655
 656   ConstantInt *C2;
 657   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
 658     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
 659       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
 660
 661     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
 662     ConstantInt *C1;
 663     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
 664       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
 665   }
 666
 667   // X + X*C --> X * (C+1)
 668   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
 669     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
 670
 671
 672   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 673   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
 674     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
 675
 676   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
 677     Value *X;
 678     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
 679       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 680       return BinaryOperator::createSub(C, X);
 681     }
 682
 683     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
 684     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
 685       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
 686       if (Anded == CRHS) {
 687         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
 688         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
 689         uint64_t AddRHSV = CRHS->getRawValue();
 690
 691         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
 692         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
 693         AddRHSHighBits &= ~0ULL >> (64-C2->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
 694
 695         // See if the and mask includes all of these bits.
 696         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getRawValue();
 697
 698         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
 699           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
 700           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
 701                                                             LHS->getName()), I);
 702           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
 703         }
 704       }
 705     }
 706
 707     // Try to fold constant add into select arguments.
 708     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
 709       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 710         return R;
 711   }
 712
 713   return Changed ? &I : 0;
 714 }
 715
 716 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
 717 // highest order bit set.
 718 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
 719   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 720   return (CI->getRawValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
 721 }
 722
 723 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
 724 ///
 725 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
 726   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
 727     const Type *CTy = CI->getType();
 728     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
 729     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
 730       if (CTy->getPrimitiveSizeInBits() == OpTy->getPrimitiveSizeInBits())
 731         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 732     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
 733       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 734   }
 735   return V;
 736 }
 737
 738 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
 739   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 740
 741   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
 742     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 743
 744   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
 745   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
 746     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
 747
 748   if (isa<UndefValue>(Op0))
 749     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
 750   if (isa<UndefValue>(Op1))
 751     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
 752
 753   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
 754     // Replace (-1 - A) with (~A)...
 755     if (C->isAllOnesValue())
 756       return BinaryOperator::createNot(Op1);
 757
 758     // C - ~X == X + (1+C)
 759     Value *X = 0;
 760     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
 761       return BinaryOperator::createAdd(X,
 762                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
 763     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
 764     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
 765     if (C->isNullValue()) {
 766       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
 767       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
 768         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
 769           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
 770             const Type *NewTy;
 771             if (SI->getType()->isSigned())
 772               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
 773             else
 774               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
 775             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
 776             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
 777               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
 778               // value, then the new shift, then the new cast.
 779               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
 780                                                  SI->getOperand(0)->getName());
 781               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
 782               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
 783                                                     CU, SI->getName());
 784               if (NewShift->getType() == I.getType())
 785                 return NewShift;
 786               else {
 787                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
 788                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
 789               }
 790             }
 791           }
 792     }
 793
 794     // Try to fold constant sub into select arguments.
 795     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 796       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 797         return R;
 798
 799     if (isa<PHINode>(Op0))
 800       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 801         return NV;
 802   }
 803
 804   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
 805     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
 806         !Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
 807       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
 808         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
 809       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
 810         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
 811       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
 812         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
 813           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
 814           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
 815                                            Op1I->getOperand(0));
 816       }
 817     }
 818
 819     if (Op1I->hasOneUse()) {
 820       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
 821       // is not used by anyone else...
 822       //
 823       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 824           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
 825         // Swap the two operands of the subexpr...
 826         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
 827         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
 828         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
 829
 830         // Create the new top level add instruction...
 831         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
 832       }
 833
 834       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
 835       //
 836       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
 837           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
 838         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
 839
 840         Value *NewNot =
 841           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
 842         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
 843       }
 844
 845       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
 846       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
 847         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
 848           if (CSI->isNullValue())
 849             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
 850               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
 851                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
 852
 853       // X - X*C --> X * (1-C)
 854       ConstantInt *C2 = 0;
 855       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
 856         Constant *CP1 =
 857           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
 858         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
 859       }
 860     }
 861   }
 862
 863   if (!Op0->getType()->isFloatingPoint())
 864     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
 865       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
 866         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
 867           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
 868         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
 869           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
 870       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
 871         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
 872           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
 873       }
 874
 875   ConstantInt *C1;
 876   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
 877     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
 878       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
 879       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
 880     }
 881
 882     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
 883     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
 884       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
 885   }
 886   return 0;
 887 }
 888
 889 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
 890 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
 891 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
 892   if (RHS->getType()->isSigned()) {
 893     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
 894     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
 895            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
 896   } else {
 897     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
 898     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
 899     // the size of the integer type.
 900     if (Opcode == Instruction::SetGE)
 901       return RHSC->getValue() ==
 902         1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 903     if (Opcode == Instruction::SetGT)
 904       return RHSC->getValue() ==
 905         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
 906   }
 907   return false;
 908 }
 909
 910 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 911   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 912   Value *Op0 = I.getOperand(0);
 913
 914   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
 915     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 916
 917   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
 918   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
 919     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 920
 921       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
 922       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
 923         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
 924           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
 925             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
 926                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
 927
 928       if (CI->isNullValue())
 929         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
 930       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
 931         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 932       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
 933         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
 934
 935       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
 936       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
 937         uint64_t C = Log2_64(Val);
 938         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
 939                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 940       }
 941     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
 942       if (Op1F->isNullValue())
 943         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 944
 945       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
 946       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
 947       if (Op1F->getValue() == 1.0)
 948         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
 949     }
 950
 951     // Try to fold constant mul into select arguments.
 952     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 953       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 954         return R;
 955
 956     if (isa<PHINode>(Op0))
 957       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 958         return NV;
 959   }
 960
 961   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 962     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 963       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
 964
 965   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
 966   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
 967   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
 968   // formed.
 969   CastInst *BoolCast = 0;
 970   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
 971     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 972       BoolCast = CI;
 973   if (!BoolCast)
 974     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
 975       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 976         BoolCast = CI;
 977   if (BoolCast) {
 978     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
 979       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
 980       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
 981
 982       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
 983       // multiply into a shift/and combination.
 984       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
 985           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
 986         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
 987         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
 988                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 989         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
 990           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
 991           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
 992                                                     SCIOp0->getName()), I);
 993         }
 994
 995         Value *V =
 996           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
 997                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
 998                                             ".mask"), I);
 999
1000         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
1001         // or truncate to the multiply type.
1002         if (I.getType() != V->getType())
1003           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
1004
1005         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
1006         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
1007       }
1008     }
1009   }
1010
1011   return Changed ? &I : 0;
1012 }
1013
1014 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
1015   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1016
1017   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef / X -> 0
1018     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1019   if (isa<UndefValue>(Op1))
1020     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X / undef -> undef
1021
1022   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1023     // div X, 1 == X
1024     if (RHS->equalsInt(1))
1025       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1026
1027     // div X, -1 == -X
1028     if (RHS->isAllOnesValue())
1029       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
1030
1031     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1032       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
1033         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1034           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1035           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
1036                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1037         }
1038
1039     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1040     // if so, convert to a right shift.
1041     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1042       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
1043         if (isPowerOf2_64(Val)) {
1044           uint64_t C = Log2_64(Val);
1045           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1046                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1047         }
1048
1049     // -X/C -> X/-C
1050     if (RHS->getType()->isSigned())
1051       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
1052         return BinaryOperator::createDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1053
1054     if (!RHS->isNullValue()) {
1055       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1056         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1057           return R;
1058       if (isa<PHINode>(Op0))
1059         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1060           return NV;
1061     }
1062   }
1063
1064   // If this is 'udiv X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1065   // transform this into: '(Cond ? (udiv X, C1) : (udiv X, C2))'.
1066   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1067     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1068       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1069         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1070           I.setOperand(1, SFO);
1071           return &I;
1072         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1073           I.setOperand(1, STO);
1074           return &I;
1075         }
1076
1077         uint64_t TVA = STO->getValue(), FVA = SFO->getValue();
1078         if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
1079           unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
1080           Constant *TC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TSA);
1081           Instruction *TSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1082                                            TC, SI->getName()+".t");
1083           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
1084
1085           Constant *FC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, FSA);
1086           Instruction *FSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1087                                            FC, SI->getName()+".f");
1088           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
1089           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI);
1090         }
1091       }
1092
1093   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1094   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1095     if (LHS->equalsInt(0))
1096       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1097
1098   return 0;
1099 }
1100
1101
1102 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
1103   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1104   if (I.getType()->isSigned())
1105     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1106       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
1107           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
1108         // X % -Y -> X % Y
1109         AddUsesToWorkList(I);
1110         I.setOperand(1, RHSNeg);
1111         return &I;
1112       }
1113
1114   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
1115     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1116   if (isa<UndefValue>(Op1))
1117     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1118
1119   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1120     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1121       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1122
1123     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1124     // if so, convert to a bitwise and.
1125     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1126       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
1127         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
1128           return BinaryOperator::createAnd(Op0,
1129                                          ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
1130
1131     if (!RHS->isNullValue()) {
1132       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1133         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1134           return R;
1135       if (isa<PHINode>(Op0))
1136         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1137           return NV;
1138     }
1139   }
1140
1141   // If this is 'urem X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1142   // transform this into: '(Cond ? (urem X, C1) : (urem X, C2))'.
1143   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1144     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1145       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1146         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1147           I.setOperand(1, SFO);
1148           return &I;
1149         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1150           I.setOperand(1, STO);
1151           return &I;
1152         }
1153
1154         if (!(STO->getValue() & (STO->getValue()-1)) &&
1155             !(SFO->getValue() & (SFO->getValue()-1))) {
1156           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1157                                          SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
1158           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1159                                          SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
1160           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1161         }
1162       }
1163
1164   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
1165   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1166     if (LHS->equalsInt(0))
1167       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1168
1169   return 0;
1170 }
1171
1172 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
1173 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
1174   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
1175     // Calculate -1 casted to the right type...
1176     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1177     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
1178     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1179     return CU->getValue() == Val-1;
1180   }
1181
1182   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1183
1184   // Calculate 0111111111..11111
1185   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1186   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
1187   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1188   return CS->getValue() == Val-1;
1189 }
1190
1191 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
1192 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
1193   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1194     return CU->getValue() == 1;
1195
1196   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1197
1198   // Calculate 1111111111000000000000
1199   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1200   int64_t Val = -1;                    // All ones
1201   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
1202   return CS->getValue() == Val+1;
1203 }
1204
1205 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
1206 // constant.
1207 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
1208   uint64_t V = CI->getRawValue();
1209   return V && (V & (V-1)) == 0;
1210 }
1211
1212 #if 0   // Currently unused
1213 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
1214 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
1215   uint64_t V = CI->getRawValue();
1216
1217   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1218   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1219
1220   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1221   return U && V && (U & V) == 0;
1222 }
1223 #endif
1224
1225 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
1226 // This is the same as lowones(~X).
1227 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
1228   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
1229   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
1230
1231   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1232   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1233
1234   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1235   return U && V && (U & V) == 0;
1236 }
1237
1238
1239 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
1240 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
1241 ///
1242 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
1243 ///
1244 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
1245 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
1246 /// if A < B.
1247 ///
1248 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
1249   switch (SCI->getOpcode()) {
1250     // False -> 0
1251   case Instruction::SetGT: return 1;
1252   case Instruction::SetEQ: return 2;
1253   case Instruction::SetGE: return 3;
1254   case Instruction::SetLT: return 4;
1255   case Instruction::SetNE: return 5;
1256   case Instruction::SetLE: return 6;
1257     // True -> 7
1258   default:
1259     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
1260     return 0;
1261   }
1262 }
1263
1264 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
1265 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
1266 /// SetCC instruction.
1267 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
1268   switch (Opcode) {
1269   case 0: return ConstantBool::False;
1270   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
1271   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
1272   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
1273   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
1274   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
1275   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
1276   case 7: return ConstantBool::True;
1277   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
1278   }
1279 }
1280
1281 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1282 struct FoldSetCCLogical {
1283   InstCombiner &IC;
1284   Value *LHS, *RHS;
1285   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
1286     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
1287   bool shouldApply(Value *V) const {
1288     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
1289       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
1290               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
1291     return false;
1292   }
1293   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
1294     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
1295     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
1296       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
1297       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
1298     }
1299
1300     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
1301     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
1302     unsigned Code;
1303     switch (Log.getOpcode()) {
1304     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
1305     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
1306     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
1307     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
1308     }
1309
1310     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
1311     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1312       return I;
1313     // Otherwise, it's a constant boolean value...
1314     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
1315   }
1316 };
1317
1318
1319 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
1320 /// this predicate to simplify operations downstream.  V and Mask are known to
1321 /// be the same type.
1322 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, ConstantIntegral *Mask) {
1323   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
1324   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
1325   // to to an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
1326   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
1327   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
1328   // this won't lose us code quality.
1329   if (Mask->isNullValue())
1330     return true;
1331   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
1332     return ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue();
1333
1334   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1335     switch (I->getOpcode()) {
1336     case Instruction::And:
1337       // (X & C1) & C2 == 0   iff   C1 & C2 == 0.
1338       if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(I->getOperand(1)))
1339         if (ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue())
1340           return true;
1341       break;
1342     case Instruction::Or:
1343       // If the LHS and the RHS are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
1344       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask) &&
1345              MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask);
1346     case Instruction::Select:
1347       // If the T and F values are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
1348       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(2), Mask) &&
1349              MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask);
1350     case Instruction::Cast: {
1351       const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
1352       if (SrcTy == Type::BoolTy)
1353         return (Mask->getRawValue() & 1) == 0;
1354
1355       if (SrcTy->isInteger()) {
1356         // (cast <ty> X to int) & C2 == 0  iff <ty> could not have contained C2.
1357         if (SrcTy->isUnsigned() &&                      // Only handle zero ext.
1358             ConstantExpr::getCast(Mask, SrcTy)->isNullValue())
1359           return true;
1360
1361         // If this is a noop cast, recurse.
1362         if ((SrcTy->isSigned() && SrcTy->getUnsignedVersion() == I->getType())||
1363             SrcTy->getSignedVersion() == I->getType()) {
1364           Constant *NewMask =
1365             ConstantExpr::getCast(Mask, I->getOperand(0)->getType());
1366           return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
1367                                    cast<ConstantIntegral>(NewMask));
1368         }
1369       }
1370       break;
1371     }
1372     case Instruction::Shl:
1373       // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
1374       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
1375         return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
1376                       cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getUShr(Mask, SA)));
1377       break;
1378     case Instruction::Shr:
1379       // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1380       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
1381         if (I->getType()->isUnsigned()) {
1382           Constant *C1 = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I->getType());
1383           C1 = ConstantExpr::getShr(C1, SA);
1384           C1 = ConstantExpr::getAnd(C1, Mask);
1385           if (C1->isNullValue())
1386             return true;
1387         }
1388       break;
1389     }
1390   }
1391
1392   return false;
1393 }
1394
1395 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
1396 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
1397 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
1398 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
1399                                     ConstantIntegral *OpRHS,
1400                                     ConstantIntegral *AndRHS,
1401                                     BinaryOperator &TheAnd) {
1402   Value *X = Op->getOperand(0);
1403   Constant *Together = 0;
1404   if (!isa<ShiftInst>(Op))
1405     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
1406
1407   switch (Op->getOpcode()) {
1408   case Instruction::Xor:
1409     if (Op->hasOneUse()) {
1410       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1411       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1412       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1413       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1414       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1415     }
1416     break;
1417   case Instruction::Or:
1418     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1419       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1420
1421     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1422       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1423       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1424       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1425       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1426       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1427     }
1428     break;
1429   case Instruction::Add:
1430     if (Op->hasOneUse()) {
1431       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1432       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1433       // single bit constant.
1434       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1435
1436       // Clear bits that are not part of the constant.
1437       AndRHSV &= ~0ULL >> (64-AndRHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
1438
1439       // If there is only one bit set...
1440       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1441         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1442         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1443         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1444         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1445
1446         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1447         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1448           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1449           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1450           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1451           // no effect.
1452           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1453             TheAnd.setOperand(0, X);
1454             return &TheAnd;
1455           } else {
1456             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1457             // Pull the XOR out of the AND.
1458             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1459             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1460             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1461           }
1462         }
1463       }
1464     }
1465     break;
1466
1467   case Instruction::Shl: {
1468     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1469     // the anded constant includes them, clear them now!
1470     //
1471     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1472     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
1473     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
1474
1475     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
1476       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
1477     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
1478       TheAnd.setOperand(1, CI);
1479       return &TheAnd;
1480     }
1481     break;
1482   }
1483   case Instruction::Shr:
1484     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1485     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1486     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1487     //
1488     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1489       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1490       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
1491       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1492
1493       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
1494         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
1495       } else if (CI != AndRHS) {
1496         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
1497         return &TheAnd;
1498       }
1499     } else {   // Signed shr.
1500       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
1501       // with an and.
1502       if (Op->hasOneUse()) {
1503         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1504         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
1505         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1506         if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
1507           // Make the argument unsigned.
1508           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
1509           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
1510                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
1511                                    TheAnd);
1512           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
1513                                                     OpRHS, Op->getName()),
1514                                       TheAnd);
1515           Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
1516           ShVal = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2,
1517                                                              TheAnd.getName()),
1518                                       TheAnd);
1519           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
1520         }
1521       }
1522     }
1523     break;
1524   }
1525   return 0;
1526 }
1527
1528
1529 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
1530 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
1531 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
1532 /// insert new instructions.
1533 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
1534                                            bool Inside, Instruction &IB) {
1535   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
1536          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
1537   if (Inside) {
1538     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
1539       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
1540     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
1541       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
1542
1543     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1544     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
1545     InsertNewInstBefore(Add, IB);
1546     // Convert to unsigned for the comparison.
1547     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1548     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1549     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1550     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1551     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1552   }
1553
1554   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
1555     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
1556
1557   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
1558   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
1559     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
1560
1561   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
1562   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1563   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
1564   InsertNewInstBefore(Add, IB);
1565   // Convert to unsigned for the comparison.
1566   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1567   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1568   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1569   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1570   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1571 }
1572
1573
1574 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1575   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1576   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1577
1578   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
1579     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1580
1581   // and X, X = X
1582   if (Op0 == Op1)
1583     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1584
1585   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1586     // and X, -1 == X
1587     if (AndRHS->isAllOnesValue())
1588       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1589
1590     if (MaskedValueIsZero(Op0, AndRHS))        // LHS & RHS == 0
1591       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1592
1593     // If the mask is not masking out any bits, there is no reason to do the
1594     // and in the first place.
1595     ConstantIntegral *NotAndRHS =
1596       cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(AndRHS));
1597     if (MaskedValueIsZero(Op0, NotAndRHS))
1598       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1599
1600     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1601     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1602       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1603       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1604       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1605       switch (Op0I->getOpcode()) {
1606       case Instruction::Xor:
1607       case Instruction::Or:
1608         // (X ^ V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1609         // (X | V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1610         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS))
1611           return BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS);
1612         if (MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1613           return BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS);
1614
1615         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1616         if (Op0I->hasOneUse()) {
1617           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1618             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1619             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
1620                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
1621             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
1622             return BinaryOperator::create(
1623                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1624           }
1625           if (!isa<Constant>(NotAndRHS) &&
1626               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1627             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1628             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
1629                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
1630             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
1631             return BinaryOperator::create(
1632                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1633           }
1634         }
1635
1636         break;
1637       case Instruction::And:
1638         // (X & V) & C2 --> 0 iff (V & C2) == 0
1639         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS) ||
1640             MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1641           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1642         break;
1643       }
1644
1645       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1646         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1647           return Res;
1648     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1649       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
1650
1651       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
1652       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
1653       // frequently occurs for bitfield accesses.
1654       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
1655         if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
1656               I.getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
1657             CastOp->getNumOperands() == 2)
1658           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
1659             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
1660               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
1661               // into  : and (cast X to T), trunc(C1)&C2
1662               // This will folds the two ands together, which may allow other
1663               // simplifications.
1664               Instruction *NewCast =
1665                 new CastInst(CastOp->getOperand(0), I.getType(),
1666                              CastOp->getName()+".shrunk");
1667               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
1668
1669               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
1670               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);            // trunc(C1)&C2
1671               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
1672             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
1673               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
1674               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
1675               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
1676               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
1677                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
1678             }
1679       }
1680
1681
1682       // If this is an integer sign or zero extension instruction.
1683       if (SrcTy->isIntegral() &&
1684           SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
1685           CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
1686
1687         if (SrcTy->isUnsigned()) {
1688           // See if this and is clearing out bits that are known to be zero
1689           // anyway (due to the zero extension).
1690           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
1691           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
1692           Constant *Result = ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS);
1693           if (Result == Mask)  // The "and" isn't doing anything, remove it.
1694             return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
1695           if (Result != AndRHS) { // Reduce the and RHS constant.
1696             I.setOperand(1, Result);
1697             return &I;
1698           }
1699
1700         } else {
1701           if (CI->hasOneUse() && SrcTy->isInteger()) {
1702             // We can only do this if all of the sign bits brought in are masked
1703             // out.  Compute this by first getting 0000011111, then inverting
1704             // it.
1705             Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
1706             Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
1707             Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);    // 1's in the new bits.
1708             if (ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS)->isNullValue()) {
1709               // If the and is clearing all of the sign bits, change this to a
1710               // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
1711               // unsigned, then to the requested size.
1712               Value *CastOp = CI->getOperand(0);
1713               Instruction *NC =
1714                 new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
1715                              CI->getName()+".uns");
1716               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
1717               // Finally, insert a replacement for CI.
1718               NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
1719               CI->setName("");
1720               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
1721               WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
1722               I.setOperand(0, NC);
1723               return &I;               // The AND operand was modified.
1724             }
1725           }
1726         }
1727       }
1728     }
1729
1730     // Try to fold constant and into select arguments.
1731     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1732       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1733         return R;
1734     if (isa<PHINode>(Op0))
1735       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1736         return NV;
1737   }
1738
1739   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
1740   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
1741
1742   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
1743     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1744
1745   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1746   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1747     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1748                                                I.getName()+".demorgan");
1749     InsertNewInstBefore(Or, I);
1750     return BinaryOperator::createNot(Or);
1751   }
1752
1753   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
1754     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1755     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1756       return R;
1757
1758     Value *LHSVal, *RHSVal;
1759     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
1760     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
1761     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
1762       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
1763         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
1764             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
1765             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
1766             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
1767           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1768           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
1769           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
1770           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
1771             std::swap(LHS, RHS);
1772             std::swap(LHSCst, RHSCst);
1773             std::swap(LHSCC, RHSCC);
1774           }
1775
1776           // At this point, we know we have have two setcc instructions
1777           // comparing a value against two constants and and'ing the result
1778           // together.  Because of the above check, we know that we only have
1779           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
1780           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
1781           // equal.
1782           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1783
1784           switch (LHSCC) {
1785           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1786           case Instruction::SetEQ:
1787             switch (RHSCC) {
1788             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1789             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
1790             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
1791               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1792             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
1793             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
1794               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1795             }
1796           case Instruction::SetNE:
1797             switch (RHSCC) {
1798             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1799             case Instruction::SetLT:
1800               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
1801                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
1802               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
1803             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
1804             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
1805               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1806             case Instruction::SetNE:
1807               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
1808                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1809                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
1810                                                       LHSVal->getName()+".off");
1811                 InsertNewInstBefore(Add, I);
1812                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1813                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
1814                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
1815                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1816                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1817               }
1818               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
1819             }
1820             break;
1821           case Instruction::SetLT:
1822             switch (RHSCC) {
1823             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1824             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
1825             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
1826               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1827             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
1828             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
1829               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1830             }
1831           case Instruction::SetGT:
1832             switch (RHSCC) {
1833             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1834             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
1835               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1836             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
1837               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1838             case Instruction::SetNE:
1839               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
1840                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
1841               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
1842             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
1843               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
1844             }
1845           }
1846         }
1847   }
1848
1849   return Changed ? &I : 0;
1850 }
1851
1852 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1853   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1854   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1855
1856   if (isa<UndefValue>(Op1))
1857     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
1858                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1859
1860   // or X, X = X   or X, 0 == X
1861   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1862     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1863
1864   // or X, -1 == -1
1865   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1866     // If X is known to only contain bits that already exist in RHS, just
1867     // replace this instruction with RHS directly.
1868     if (MaskedValueIsZero(Op0,
1869                           cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(RHS))))
1870       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1871
1872     ConstantInt *C1; Value *X;
1873     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1874     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1875       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0->getName());
1876       Op0->setName("");
1877       InsertNewInstBefore(Or, I);
1878       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
1879     }
1880
1881     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1882     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1883       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1884       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1885       InsertNewInstBefore(Or, I);
1886       return BinaryOperator::createXor(Or,
1887                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
1888     }
1889
1890     // Try to fold constant and into select arguments.
1891     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1892       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1893         return R;
1894     if (isa<PHINode>(Op0))
1895       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1896         return NV;
1897   }
1898
1899   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
1900
1901   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
1902     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
1903       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1904   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
1905     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
1906       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1907
1908   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1909   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1910       MaskedValueIsZero(Op1, C1)) {
1911     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1, Op0->getName());
1912     Op0->setName("");
1913     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
1914   }
1915
1916   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1917   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1918       MaskedValueIsZero(Op0, C1)) {
1919     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0, Op1->getName());
1920     Op0->setName("");
1921     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
1922   }
1923
1924   // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
1925   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1926       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) && A == B)
1927     return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
1928
1929   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
1930     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
1931       return ReplaceInstUsesWith(I,
1932                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1933   } else {
1934     A = 0;
1935   }
1936   // Note, A is still live here!
1937   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
1938     if (Op0 == B)
1939       return ReplaceInstUsesWith(I,
1940                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1941
1942     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
1943     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1944       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
1945                                               I.getName()+".demorgan"), I);
1946       return BinaryOperator::createNot(And);
1947     }
1948   }
1949
1950   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1951   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
1952     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1953       return R;
1954
1955     Value *LHSVal, *RHSVal;
1956     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
1957     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
1958     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
1959       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
1960         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
1961             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
1962             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
1963             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
1964           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1965           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
1966           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
1967           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
1968             std::swap(LHS, RHS);
1969             std::swap(LHSCst, RHSCst);
1970             std::swap(LHSCC, RHSCC);
1971           }
1972
1973           // At this point, we know we have have two setcc instructions
1974           // comparing a value against two constants and or'ing the result
1975           // together.  Because of the above check, we know that we only have
1976           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
1977           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
1978           // equal.
1979           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1980
1981           switch (LHSCC) {
1982           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1983           case Instruction::SetEQ:
1984             switch (RHSCC) {
1985             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1986             case Instruction::SetEQ:
1987               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1988                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1989                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
1990                                                       LHSVal->getName()+".off");
1991                 InsertNewInstBefore(Add, I);
1992                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1993                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
1994                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1995                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1996                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1997               }
1998               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
1999
2000             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 | X > 14) -> no change
2001               break;
2002             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
2003             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
2004               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2005             }
2006             break;
2007           case Instruction::SetNE:
2008             switch (RHSCC) {
2009             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2010             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
2011             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
2012               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2013             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
2014             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15)  -> true
2015               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2016             }
2017             break;
2018           case Instruction::SetLT:
2019             switch (RHSCC) {
2020             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2021             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
2022               break;
2023             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
2024               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
2025             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
2026             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
2027               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2028             }
2029             break;
2030           case Instruction::SetGT:
2031             switch (RHSCC) {
2032             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2033             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
2034             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
2035               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2036             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
2037             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
2038               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2039             }
2040           }
2041         }
2042   }
2043   return Changed ? &I : 0;
2044 }
2045
2046 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
2047 struct XorSelf {
2048   Value *RHS;
2049   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2050   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2051   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
2052     return &Xor;
2053   }
2054 };
2055
2056
2057 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2058   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2059   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2060
2061   if (isa<UndefValue>(Op1))
2062     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
2063
2064   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
2065   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
2066     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
2067     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2068   }
2069
2070   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2071     // xor X, 0 == X
2072     if (RHS->isNullValue())
2073       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2074
2075     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2076       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
2077       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
2078         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
2079           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
2080                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
2081
2082       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2083       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2084         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2085           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2086           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2087                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2088           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2089         }
2090
2091       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2092       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
2093         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
2094         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2095           Instruction *NotY =
2096             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
2097                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2098           InsertNewInstBefore(NotY, I);
2099           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
2100         }
2101       }
2102
2103       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2104         switch (Op0I->getOpcode()) {
2105         case Instruction::Add:
2106           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2107           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2108             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2109             return BinaryOperator::createSub(
2110                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2111                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2112                                           Op0I->getOperand(0));
2113           }
2114           break;
2115         case Instruction::And:
2116           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
2117           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
2118             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
2119           break;
2120         case Instruction::Or:
2121           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
2122           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
2123             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
2124           break;
2125         default: break;
2126         }
2127     }
2128
2129     // Try to fold constant and into select arguments.
2130     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2131       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2132         return R;
2133     if (isa<PHINode>(Op0))
2134       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2135         return NV;
2136   }
2137
2138   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2139     if (X == Op1)
2140       return ReplaceInstUsesWith(I,
2141                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2142
2143   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2144     if (X == Op0)
2145       return ReplaceInstUsesWith(I,
2146                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2147
2148   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
2149     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2150       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2151         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
2152         I.swapOperands();
2153         std::swap(Op0, Op1);
2154       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2155         I.swapOperands();
2156         std::swap(Op0, Op1);
2157       }
2158     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2159       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
2160         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
2161       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
2162         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
2163     }
2164
2165   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2166     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
2167       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
2168         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
2169       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
2170         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
2171                                                      Op1->getName()+".not"), I);
2172         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
2173       }
2174     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2175       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
2176         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2177       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
2178         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2179     }
2180
2181   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2182   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
2183   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2184       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) &&
2185       ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
2186     return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
2187
2188   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2189   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
2190     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2191       return R;
2192
2193   return Changed ? &I : 0;
2194 }
2195
2196 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
2197 /// overflowed for this type.
2198 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2199                             ConstantInt *In2) {
2200   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
2201   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
2202 }
2203
2204 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
2205   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
2206 }
2207
2208 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
2209 /// overflowed for this type.
2210 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2211                             ConstantInt *In2) {
2212   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
2213
2214   if (In1->getType()->isUnsigned())
2215     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
2216            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
2217   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
2218     return false;
2219   if (isPositive(In1))
2220     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
2221            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2222   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
2223          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2224 }
2225
2226 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2227 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2228 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2229 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
2230   TargetData &TD = IC.getTargetData();
2231   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2232   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
2233   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
2234   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
2235
2236   // Build a mask for high order bits.
2237   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL;
2238   PtrSizeMask >>= 64-(TD.getPointerSize()*8);
2239
2240   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2241     Value *Op = GEP->getOperand(i);
2242     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2243     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantUInt::get(UIntPtrTy, Size),
2244                                             SIntPtrTy);
2245     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2246       if (!OpC->isNullValue()) {
2247         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
2248         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
2249         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
2250           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
2251         else {
2252           // Emit an add instruction.
2253           Result = IC.InsertNewInstBefore(
2254              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
2255                                        GEP->getName()+".offs"), I);
2256         }
2257       }
2258     } else {
2259       // Convert to correct type.
2260       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
2261                                                Op->getName()+".c"), I);
2262       if (Size != 1)
2263         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2264         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
2265                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
2266
2267       // Emit an add instruction.
2268       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
2269                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
2270     }
2271   }
2272   return Result;
2273 }
2274
2275 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
2276 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
2277 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
2278                                         Instruction::BinaryOps Cond,
2279                                         Instruction &I) {
2280   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
2281
2282   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
2283     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
2284       RHS = CI->getOperand(0);
2285
2286   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
2287   if (PtrBase == RHS) {
2288     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
2289     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
2290     // index is zero or not.
2291     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
2292       Instruction *InVal = 0;
2293       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
2294       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2295         bool EmitIt = true;
2296         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
2297           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
2298             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2299           if (C->isNullValue())
2300             EmitIt = false;
2301           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
2302             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
2303           } else if (isa<ConstantInt>(C))
2304             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2305                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
2306         }
2307
2308         if (EmitIt) {
2309           Instruction *Comp =
2310             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
2311                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
2312           if (InVal == 0)
2313             InVal = Comp;
2314           else {
2315             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
2316             InsertNewInstBefore(Comp, I);
2317             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
2318               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
2319             else                              // True if all are equal
2320               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
2321           }
2322         }
2323       }
2324
2325       if (InVal)
2326         return InVal;
2327       else
2328         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
2329                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2330     }
2331
2332     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2333     // the result to fold to a constant!
2334     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
2335       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
2336       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2337       return new SetCondInst(Cond, Offset,
2338                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
2339     }
2340   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
2341     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
2342     // compare the base pointer.
2343     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
2344       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
2345       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
2346                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
2347       if (IndicesTheSame)
2348         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2349           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2350             IndicesTheSame = false;
2351             break;
2352           }
2353
2354       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
2355       if (IndicesTheSame)
2356         return new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0),
2357                                GEPRHS->getOperand(0));
2358
2359       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
2360       // different, bail out.
2361       return 0;
2362     }
2363
2364     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
2365     bool AllZeros = true;
2366     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2367       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
2368           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2369         AllZeros = false;
2370         break;
2371       }
2372     if (AllZeros)
2373       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
2374                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
2375
2376     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
2377     AllZeros = true;
2378     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2379       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
2380           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2381         AllZeros = false;
2382         break;
2383       }
2384     if (AllZeros)
2385       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
2386
2387     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
2388       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
2389       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
2390       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
2391       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2392         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2393           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
2394                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
2395             // Irreconcilable differences.
2396             NumDifferences = 2;
2397             break;
2398           } else {
2399             if (NumDifferences++) break;
2400             DiffOperand = i;
2401           }
2402         }
2403
2404       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
2405         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2406                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2407       else if (NumDifferences == 1) {
2408         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
2409         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
2410
2411         // Convert the operands to signed values to make sure to perform a
2412         // signed comparison.
2413         const Type *NewTy = LHSV->getType()->getSignedVersion();
2414         if (LHSV->getType() != NewTy)
2415           LHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(LHSV, NewTy,
2416                                                   LHSV->getName()), I);
2417         if (RHSV->getType() != NewTy)
2418           RHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(RHSV, NewTy,
2419                                                   RHSV->getName()), I);
2420         return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
2421       }
2422     }
2423
2424     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2425     // the result to fold to a constant!
2426     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
2427         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
2428       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
2429       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2430       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
2431       return new SetCondInst(Cond, L, R);
2432     }
2433   }
2434   return 0;
2435 }
2436
2437
2438 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(SetCondInst &I) {
2439   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2440   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2441   const Type *Ty = Op0->getType();
2442
2443   // setcc X, X
2444   if (Op0 == Op1)
2445     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
2446
2447   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
2448     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
2449
2450   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
2451   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
2452   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
2453        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
2454       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
2455        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
2456     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
2457
2458   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2459   if (Ty == Type::BoolTy) {
2460     switch (I.getOpcode()) {
2461     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
2462     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
2463       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2464       InsertNewInstBefore(Xor, I);
2465       return BinaryOperator::createNot(Xor);
2466     }
2467     case Instruction::SetNE:
2468       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
2469
2470     case Instruction::SetGT:
2471       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
2472       // FALL THROUGH
2473     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
2474       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2475       InsertNewInstBefore(Not, I);
2476       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
2477     }
2478     case Instruction::SetGE:
2479       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
2480       // FALL THROUGH
2481     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
2482       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2483       InsertNewInstBefore(Not, I);
2484       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
2485     }
2486     }
2487   }
2488
2489   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
2490   // can be folded into the comparison.
2491   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2492     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
2493     if (CI->isMinValue()) {
2494       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
2495         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2496       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
2497         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2498       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
2499         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2500       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
2501         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2502
2503     } else if (CI->isMaxValue()) {
2504       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
2505         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2506       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
2507         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2508       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
2509         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2510       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
2511         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2512
2513       // Comparing against a value really close to min or max?
2514     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
2515       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
2516         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
2517       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
2518         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
2519
2520     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
2521       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
2522         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
2523       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
2524         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
2525     }
2526
2527     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
2528     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
2529     // already been handled above, this requires little checking.
2530     //
2531     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
2532       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
2533     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
2534       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
2535
2536     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2537       switch (LHSI->getOpcode()) {
2538       case Instruction::And:
2539         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
2540             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
2541           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
2542           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
2543           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
2544           // access.
2545           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
2546           ConstantUInt *ShAmt;
2547           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
2548           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2549           const Type *Ty = LHSI->getType();
2550
2551           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
2552           // into the mask.  This can only happen with signed shift
2553           // rights, as they sign-extend.
2554           if (ShAmt) {
2555             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
2556                            Shift->getType()->isUnsigned();
2557             if (!CanFold) {
2558               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
2559               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
2560               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getValue();
2561               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
2562
2563               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShAmtVal);
2564               Constant *ShVal =
2565                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), OShAmt);
2566               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
2567                 CanFold = true;
2568             }
2569
2570             if (CanFold) {
2571               Constant *NewCst;
2572               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2573                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
2574               else
2575                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
2576
2577               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
2578               // compared.
2579               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
2580                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
2581                 // As a special case, check to see if this means that the
2582                 // result is always true or false now.
2583                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2584                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2585                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
2586                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2587               } else {
2588                 I.setOperand(1, NewCst);
2589                 Constant *NewAndCST;
2590                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2591                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
2592                 else
2593                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
2594                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
2595                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
2596                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
2597                 AddUsesToWorkList(I);
2598                 return &I;
2599               }
2600             }
2601           }
2602         }
2603         break;
2604
2605       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
2606         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2607           switch (I.getOpcode()) {
2608           default: break;
2609           case Instruction::SetEQ:
2610           case Instruction::SetNE: {
2611             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2612
2613             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
2614             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
2615             // simplified.
2616             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
2617               break;
2618
2619             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2620             // comparison cannot succeed.
2621             Constant *Comp =
2622               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
2623             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2624               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2625               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2626               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2627             }
2628
2629             if (LHSI->hasOneUse()) {
2630               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2631               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
2632               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
2633
2634               Constant *Mask;
2635               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2636                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2637               } else if (ShAmtVal != 0) {
2638                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2639               } else {
2640                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
2641               }
2642
2643               Instruction *AndI =
2644                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2645                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2646               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2647               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2648                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
2649             }
2650           }
2651           }
2652         }
2653         break;
2654
2655       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
2656         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2657           switch (I.getOpcode()) {
2658           default: break;
2659           case Instruction::SetEQ:
2660           case Instruction::SetNE: {
2661
2662             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
2663             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
2664             // simplified.
2665             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2666             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
2667               break;
2668
2669             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2670             // comparison cannot succeed.
2671             Constant *Comp =
2672               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
2673
2674             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2675               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2676               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2677               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2678             }
2679
2680             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
2681               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
2682
2683               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2684               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
2685               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
2686
2687               Constant *Mask;
2688               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2689                 Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
2690                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2691               } else {
2692                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2693               }
2694
2695               Instruction *AndI =
2696                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2697                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2698               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2699               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2700                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
2701             }
2702             break;
2703           }
2704           }
2705         }
2706         break;
2707
2708       case Instruction::Div:
2709         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
2710         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2711           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
2712           // Determine, based on the divide type, what the range is being
2713           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
2714           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
2715           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
2716           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
2717
2718           ConstantInt *Prod;
2719           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
2720
2721           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
2722
2723           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
2724           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
2725             LoBound = Prod;
2726             LoOverflow = ProdOV;
2727             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
2728           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
2729             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
2730               // Can't overflow.
2731               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
2732               HiBound = DivRHS;
2733             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
2734               LoBound = Prod;
2735               LoOverflow = ProdOV;
2736               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
2737             } else {                       // (X / pos) op neg
2738               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
2739               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
2740                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
2741               HiBound = Prod;
2742               HiOverflow = ProdOV;
2743             }
2744           } else {                                     // Divisor is < 0.
2745             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
2746               LoBound = AddOne(DivRHS);
2747               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2748               if (HiBound == DivRHS)
2749                 LoBound = 0;  // - INTMIN = INTMIN
2750             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
2751               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
2752               if (!LoOverflow)
2753                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
2754               HiBound = AddOne(Prod);
2755             } else {                       // (X / neg) op neg
2756               LoBound = Prod;
2757               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
2758               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
2759             }
2760
2761             // Dividing by a negate swaps the condition.
2762             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
2763           }
2764
2765           if (LoBound) {
2766             Value *X = LHSI->getOperand(0);
2767             switch (Opcode) {
2768             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
2769             case Instruction::SetEQ:
2770               if (LoOverflow && HiOverflow)
2771                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2772               else if (HiOverflow)
2773                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
2774               else if (LoOverflow)
2775                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
2776               else
2777                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
2778             case Instruction::SetNE:
2779               if (LoOverflow && HiOverflow)
2780                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2781               else if (HiOverflow)
2782                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2783               else if (LoOverflow)
2784                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2785               else
2786                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
2787             case Instruction::SetLT:
2788               if (LoOverflow)
2789                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2790               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2791             case Instruction::SetGT:
2792               if (HiOverflow)
2793                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2794               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2795             }
2796           }
2797         }
2798         break;
2799       }
2800
2801     // Simplify seteq and setne instructions...
2802     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2803         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
2804       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2805
2806       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
2807       // operand is a constant, simplify a bit.
2808       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2809         switch (BO->getOpcode()) {
2810         case Instruction::Rem:
2811           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
2812           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
2813               BO->hasOneUse() &&
2814               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1) {
2815             int64_t V = cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
2816             if (isPowerOf2_64(V)) {
2817               unsigned L2 = Log2_64(V);
2818               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
2819               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
2820                                                              UTy, "tmp"), I);
2821               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
2822               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
2823                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
2824               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
2825                                             Constant::getNullValue(UTy));
2826             }
2827           }
2828           break;
2829
2830         case Instruction::Add:
2831           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
2832           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2833             if (BO->hasOneUse())
2834               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2835                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
2836           } else if (CI->isNullValue()) {
2837             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
2838             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
2839             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
2840
2841             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
2842               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
2843             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
2844               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
2845             else if (BO->hasOneUse()) {
2846               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
2847               BO->setName("");
2848               InsertNewInstBefore(Neg, I);
2849               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
2850             }
2851           }
2852           break;
2853         case Instruction::Xor:
2854           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
2855           // the explicit xor.
2856           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
2857             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2858                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
2859
2860           // FALLTHROUGH
2861         case Instruction::Sub:
2862           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
2863           if (CI->isNullValue())
2864             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2865                                    BO->getOperand(1));
2866           break;
2867
2868         case Instruction::Or:
2869           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
2870           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
2871           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
2872             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
2873             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
2874               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2875           }
2876           break;
2877
2878         case Instruction::And:
2879           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2880             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
2881             // comparison can never succeed!
2882             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
2883                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
2884               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2885
2886             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
2887             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
2888               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
2889                                      Instruction::SetNE, Op0,
2890                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
2891
2892             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
2893             // to be a signed value as appropriate.
2894             if (isSignBit(BOC)) {
2895               Value *X = BO->getOperand(0);
2896               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
2897               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
2898                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
2899                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
2900               }
2901               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
2902                                          Instruction::SetGE, X,
2903                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
2904             }
2905
2906             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
2907             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
2908               Value *X = BO->getOperand(0);
2909               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
2910
2911               // If 'X' is signed, insert a cast now.
2912               if (NegX->getType()->isSigned()) {
2913                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
2914                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
2915                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
2916               }
2917
2918               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
2919                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
2920             }
2921
2922           }
2923         default: break;
2924         }
2925       }
2926     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
2927       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
2928       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2929         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
2930         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
2931         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
2932         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
2933             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
2934           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
2935                  "Source and destination signednesses should differ!");
2936           if (Cast->getType()->isSigned()) {
2937             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
2938             // vicinity of zero.
2939             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
2940               // X < 0  => x > 127
2941               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
2942                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize-1))-1));
2943             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
2944                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
2945               // X > -1  => x < 128
2946               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
2947                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize-1)));
2948           } else {
2949             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
2950             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
2951                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
2952               // X < 128 => X > -1
2953               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
2954                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
2955             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
2956                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
2957               // X > 127 => X < 0
2958               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
2959                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
2960           }
2961         }
2962       }
2963     }
2964   }
2965
2966   // Handle setcc with constant RHS's that can be integer, FP or pointer.
2967   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2968     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2969       switch (LHSI->getOpcode()) {
2970       case Instruction::GetElementPtr:
2971         if (RHSC->isNullValue()) {
2972           // Transform setcc GEP P, int 0, int 0, int 0, null -> setcc P, null
2973           bool isAllZeros = true;
2974           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
2975             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
2976                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
2977               isAllZeros = false;
2978               break;
2979             }
2980           if (isAllZeros)
2981             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
2982                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
2983         }
2984         break;
2985
2986       case Instruction::PHI:
2987         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2988           return NV;
2989         break;
2990       case Instruction::Select:
2991         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
2992         // comparison into the select arms, which will cause one to be
2993         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
2994         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
2995         if (LHSI->hasOneUse()) {
2996           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
2997             // Fold the known value into the constant operand.
2998             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
2999             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3000             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3001                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
3002                                                       I.getName()), I);
3003           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3004             // Fold the known value into the constant operand.
3005             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3006             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3007             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3008                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
3009                                                       I.getName()), I);
3010           }
3011         }
3012
3013         if (Op1)
3014           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3015         break;
3016       }
3017   }
3018
3019   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
3020   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
3021     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
3022       return NI;
3023   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
3024     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
3025                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
3026       return NI;
3027
3028   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
3029   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
3030   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3031     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
3032     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
3033         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
3034         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3035          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
3036       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3037       // operand, where it can often be eliminated completely.
3038       Op0 = CastOp0;
3039
3040       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
3041       // well.
3042       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3043         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
3044                                                                Op0->getType()))
3045           Op1 = CI2->getOperand(0);
3046
3047       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3048       if (Op1->getType() != Op0->getType())
3049         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3050           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
3051         } else {
3052           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
3053           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
3054           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
3055         }
3056       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
3057     }
3058
3059     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
3060     // This comes up when you have code like
3061     //   int X = A < B;
3062     //   if (X) ...
3063     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3064     // with a constant or another cast from the same type.
3065     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3066       if (Instruction *R = visitSetCondInstWithCastAndCast(I))
3067         return R;
3068   }
3069   return Changed ? &I : 0;
3070 }
3071
3072 // visitSetCondInstWithCastAndCast - Handle setcond (cast x to y), (cast/cst).
3073 // We only handle extending casts so far.
3074 //
3075 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI) {
3076   Value *LHSCIOp = cast<CastInst>(SCI.getOperand(0))->getOperand(0);
3077   const Type *SrcTy = LHSCIOp->getType();
3078   const Type *DestTy = SCI.getOperand(0)->getType();
3079   Value *RHSCIOp;
3080
3081   if (!DestTy->isIntegral() || !SrcTy->isIntegral())
3082     return 0;
3083
3084   unsigned SrcBits  = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3085   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3086   if (SrcBits >= DestBits) return 0;  // Only handle extending cast.
3087
3088   // Is this a sign or zero extension?
3089   bool isSignSrc  = SrcTy->isSigned();
3090   bool isSignDest = DestTy->isSigned();
3091
3092   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(SCI.getOperand(1))) {
3093     // Not an extension from the same type?
3094     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
3095     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) return 0;
3096   } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SCI.getOperand(1))) {
3097     // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3098     // reextended to DestTy.
3099     Constant *Res = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
3100
3101     if (ConstantExpr::getCast(Res, DestTy) == CI) {
3102       RHSCIOp = Res;
3103     } else {
3104       // If the value cannot be represented in the shorter type, we cannot emit
3105       // a simple comparison.
3106       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3107         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::False);
3108       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetNE)
3109         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::True);
3110
3111       // Evaluate the comparison for LT.
3112       Value *Result;
3113       if (DestTy->isSigned()) {
3114         // We're performing a signed comparison.
3115         if (isSignSrc) {
3116           // Signed extend and signed comparison.
3117           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0) // X < (small) --> false
3118             Result = ConstantBool::False;
3119           else
3120             Result = ConstantBool::True;              // X < (large) --> true
3121         } else {
3122           // Unsigned extend and signed comparison.
3123           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0)
3124             Result = ConstantBool::False;
3125           else
3126             Result = ConstantBool::True;
3127         }
3128       } else {
3129         // We're performing an unsigned comparison.
3130         if (!isSignSrc) {
3131           // Unsigned extend & compare -> always true.
3132           Result = ConstantBool::True;
3133         } else {
3134           // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
3135           // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
3136           Constant *NegOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
3137           Result = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSetGT(LHSCIOp,
3138                                                   NegOne, SCI.getName()), SCI);
3139         }
3140       }
3141
3142       // Finally, return the value computed.
3143       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetLT) {
3144         return ReplaceInstUsesWith(SCI, Result);
3145       } else {
3146         assert(SCI.getOpcode()==Instruction::SetGT &&"SetCC should be folded!");
3147         if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
3148           return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantExpr::getNot(CI));
3149         else
3150           return BinaryOperator::createNot(Result);
3151       }
3152     }
3153   } else {
3154     return 0;
3155   }
3156
3157   // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
3158   return BinaryOperator::create(SCI.getOpcode(), LHSCIOp, RHSCIOp);
3159 }
3160
3161 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
3162   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
3163   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3164   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3165
3166   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
3167   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
3168   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
3169       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
3170     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3171
3172   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
3173     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
3174       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3175     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
3176       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3177   }
3178   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3179     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())// X << undef, X >>u undef -> 0
3180       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3181     else
3182       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
3183   }
3184
3185   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
3186   if (!isLeftShift)
3187     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
3188       if (CSI->isAllOnesValue())
3189         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
3190
3191   // Try to fold constant and into select arguments.
3192   if (isa<Constant>(Op0))
3193     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
3194       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3195         return R;
3196
3197   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
3198   if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned()) {
3199     if (MaskedValueIsZero(Op0, ConstantInt::getMinValue(I.getType()))) {
3200       Value *V = InsertCastBefore(Op0, I.getType()->getUnsignedVersion(), I);
3201       V = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, V, Op1,
3202                                             I.getName()), I);
3203       return new CastInst(V, I.getType());
3204     }
3205   }
3206
3207   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
3208     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
3209     // of a signed value.
3210     //
3211     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3212     if (CUI->getValue() >= TypeBits) {
3213       if (!Op0->getType()->isSigned() || isLeftShift)
3214         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3215       else {
3216         I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
3217         return &I;
3218       }
3219     }
3220
3221     // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
3222     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3223       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
3224         if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3225           return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
3226                                            ConstantExpr::getShl(BOOp, CUI));
3227
3228     // Try to fold constant and into select arguments.
3229     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3230       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3231         return R;
3232     if (isa<PHINode>(Op0))
3233       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3234         return NV;
3235
3236     if (Op0->hasOneUse()) {
3237       // If this is a SHL of a sign-extending cast, see if we can turn the input
3238       // into a zero extending cast (a simple strength reduction).
3239       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3240         const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
3241         if (isLeftShift && SrcTy->isInteger() && SrcTy->isSigned() &&
3242             SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
3243                    CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3244           // We can change it to a zero extension if we are shifting out all of
3245           // the sign extended bits.  To check this, form a mask of all of the
3246           // sign extend bits, then shift them left and see if we have anything
3247           // left.
3248           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy); //     1111
3249           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());   // 00001111
3250           Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);   // 1's in the sign bits: 11110000
3251           if (ConstantExpr::getShl(Mask, CUI)->isNullValue()) {
3252             // If the shift is nuking all of the sign bits, change this to a
3253             // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
3254             // unsigned, then to the requested size.
3255             Value *CastOp = CI->getOperand(0);
3256             Instruction *NC =
3257               new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
3258                            CI->getName()+".uns");
3259             NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3260             // Finally, insert a replacement for CI.
3261             NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
3262             CI->setName("");
3263             NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3264             WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
3265             I.setOperand(0, NC);
3266             return &I;               // The SHL operand was modified.
3267           }
3268         }
3269       }
3270
3271       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
3272       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
3273       if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3274         if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
3275           bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
3276           bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
3277
3278           switch (Op0BO->getOpcode()) {
3279           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
3280           case Instruction::Add:
3281             isValid = isLeftShift;
3282             break;
3283           case Instruction::Or:
3284           case Instruction::Xor:
3285             highBitSet = false;
3286             break;
3287           case Instruction::And:
3288             highBitSet = true;
3289             break;
3290           }
3291
3292           // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
3293           // by the logical operation, do not perform the transformation.
3294           // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
3295           // the constant which would cause it to be modified for this
3296           // operation.
3297           //
3298           if (isValid && !isLeftShift && !I.getType()->isUnsigned()) {
3299             uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
3300             isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
3301           }
3302
3303           if (isValid) {
3304             Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, CUI);
3305
3306             Instruction *NewShift =
3307               new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), CUI,
3308                             Op0BO->getName());
3309             Op0BO->setName("");
3310             InsertNewInstBefore(NewShift, I);
3311
3312             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
3313                                           NewRHS);
3314           }
3315         }
3316     }
3317
3318     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
3319     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3320       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
3321                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
3322         unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getValue();
3323         unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)CUI->getValue();
3324
3325         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
3326         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
3327           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
3328           if (Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Amt)
3329             Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3330           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
3331                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
3332         }
3333
3334         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
3335         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
3336         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
3337         if (I.getType()->isUnsigned() || isLeftShift) {
3338           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
3339           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
3340           if (isLeftShift)
3341             C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
3342           else
3343             C = ConstantExpr::getShr(C, ShiftAmt1C);
3344
3345           Instruction *Mask =
3346             BinaryOperator::createAnd(Op0SI->getOperand(0), C,
3347                                       Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
3348           InsertNewInstBefore(Mask, I);
3349
3350           // Figure out what flavor of shift we should use...
3351           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
3352             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
3353           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
3354             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
3355                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
3356           } else {
3357             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
3358                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3359           }
3360         }
3361       }
3362   }
3363
3364   return 0;
3365 }
3366
3367 enum CastType {
3368   Noop     = 0,
3369   Truncate = 1,
3370   Signext  = 2,
3371   Zeroext  = 3
3372 };
3373
3374 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
3375 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
3376 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
3377   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
3378          "Only works on integral types!");
3379   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSizeInBits();
3380   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSizeInBits();
3381
3382   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
3383   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
3384   if (Src->isSigned()) return Signext;
3385   return Zeroext;
3386 }
3387
3388
3389 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
3390 // instruction.
3391 //
3392 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
3393                                           const Type *DstTy, TargetData *TD) {
3394
3395   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
3396   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
3397   // int->float->int would not be allowed).
3398   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
3399     return true;
3400
3401   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
3402   // integers of the appropriate size for the code below.
3403   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
3404   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
3405   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
3406
3407   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
3408   // change...
3409   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
3410     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
3411     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
3412
3413     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
3414     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
3415     static const unsigned CastResult[] = {
3416       // First cast is noop
3417       0, 1, 2, 3,
3418       // First cast is a truncate
3419       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
3420       // First cast is a sign ext
3421       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
3422       // First cast is a zero ext
3423       3, 5, 3, 3,
3424     };
3425
3426     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
3427     switch (Result) {
3428     default: assert(0 && "Illegal table value!");
3429     case 0:
3430     case 1:
3431     case 2:
3432     case 3:
3433       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
3434       // truncates, we could eliminate more casts.
3435       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
3436     case 4:
3437       return false;  // Not possible to eliminate this here.
3438     case 5:
3439       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
3440       // is a truncate or noop.
3441       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
3442       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
3443         return true;
3444       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
3445       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
3446       return ResultCast == FirstCast;
3447     }
3448   }
3449   return false;
3450 }
3451
3452 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
3453   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
3454   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
3455     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
3456                                TD))
3457       return false;
3458   return true;
3459 }
3460
3461 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
3462 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
3463 /// casts that are known to not do anything...
3464 ///
3465 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
3466                                              Instruction *InsertBefore) {
3467   if (V->getType() == DestTy) return V;
3468   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3469     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
3470
3471   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
3472   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
3473   return CI;
3474 }
3475
3476 // CastInst simplification
3477 //
3478 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
3479   Value *Src = CI.getOperand(0);
3480
3481   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
3482   // instruction...
3483   if (CI.getType() == Src->getType())
3484     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
3485
3486   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
3487     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
3488
3489   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
3490   // one!
3491   //
3492   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
3493     Value *A = CSrc->getOperand(0);
3494     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
3495                                CI.getType(), TD)) {
3496       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
3497       // has a good chance of making CSrc dead.
3498       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
3499       return &CI;
3500     }
3501
3502     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
3503     // to convert this into a logical 'and' instruction.
3504     //
3505     if (A->getType()->isInteger() &&
3506         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
3507         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
3508         CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
3509                     CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()&&
3510         A->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
3511               CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3512       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
3513              "Cannot have type bigger than ulong!");
3514       uint64_t AndValue = ~0ULL>>(64-CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3515       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
3516                                           AndValue);
3517       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
3518       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
3519       if (And->getType() != CI.getType()) {
3520         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
3521         InsertNewInstBefore(And, CI);
3522         And = new CastInst(And, CI.getType());
3523       }
3524       return And;
3525     }
3526   }
3527
3528   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
3529   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
3530     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
3531                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
3532
3533   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
3534   // this into a cast of the original pointer!
3535   //
3536   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
3537     bool AllZeroOperands = true;
3538     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
3539       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
3540           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
3541         AllZeroOperands = false;
3542         break;
3543       }
3544     if (AllZeroOperands) {
3545       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
3546       return &CI;
3547     }
3548   }
3549
3550   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
3551   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
3552   //
3553   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
3554     if (AI->hasOneUse() && !AI->isArrayAllocation())
3555       if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType())) {
3556         // Get the type really allocated and the type casted to...
3557         const Type *AllocElTy = AI->getAllocatedType();
3558         const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
3559         if (AllocElTy->isSized() && CastElTy->isSized()) {
3560           uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
3561           uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
3562
3563           // If the allocation is for an even multiple of the cast type size
3564           if (CastElTySize && (AllocElTySize % CastElTySize == 0)) {
3565             Value *Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy,
3566                                          AllocElTySize/CastElTySize);
3567             std::string Name = AI->getName(); AI->setName("");
3568             AllocationInst *New;
3569             if (isa<MallocInst>(AI))
3570               New = new MallocInst(CastElTy, Amt, Name);
3571             else
3572               New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, Name);
3573             InsertNewInstBefore(New, *AI);
3574             return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
3575           }
3576         }
3577       }
3578
3579   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
3580     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
3581       return NV;
3582   if (isa<PHINode>(Src))
3583     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
3584       return NV;
3585
3586   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
3587   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
3588   // for now.
3589   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
3590     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
3591         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
3592       const Type *DestTy = CI.getType();
3593       unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3594       unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3595
3596       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
3597       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
3598
3599       switch (SrcI->getOpcode()) {
3600       case Instruction::Add:
3601       case Instruction::Mul:
3602       case Instruction::And:
3603       case Instruction::Or:
3604       case Instruction::Xor:
3605         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
3606         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
3607           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
3608           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
3609           // converting signedness, which is a noop.
3610           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
3611               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
3612             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
3613             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
3614             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
3615                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
3616           }
3617         }
3618
3619         // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
3620         if (SrcBitSize == 1 && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
3621             Op1 == ConstantBool::True &&
3622             (!Op0->hasOneUse() || !isa<SetCondInst>(Op0))) {
3623           Value *New = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, &CI);
3624           return BinaryOperator::createXor(New,
3625                                            ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
3626         }
3627         break;
3628       case Instruction::Shl:
3629         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
3630         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
3631         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
3632         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
3633         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
3634             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
3635           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
3636           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
3637         }
3638         break;
3639       case Instruction::Shr:
3640         // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
3641         // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
3642         // simplifications.
3643         if (DestBitSize < SrcBitSize && Src->getType()->isSigned() &&
3644             isa<ConstantInt>(Op1)) {
3645           unsigned ShiftAmt = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
3646           if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
3647             // Convert to unsigned.
3648             Value *N1 = InsertOperandCastBefore(Op0,
3649                                      Op0->getType()->getUnsignedVersion(), &CI);
3650             // Insert the new shift, which is now unsigned.
3651             N1 = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, N1,
3652                                                    Op1, Src->getName()), CI);
3653             return new CastInst(N1, CI.getType());
3654           }
3655         }
3656         break;
3657
3658       case Instruction::SetNE:
3659         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3660           if (Op1C->getRawValue() == 0) {
3661             // If the input only has the low bit set, simplify directly.
3662             Constant *Not1 =
3663               ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
3664             // cast (X != 0) to int  --> X if X&~1 == 0
3665             if (MaskedValueIsZero(Op0, cast<ConstantIntegral>(Not1))) {
3666               if (CI.getType() == Op0->getType())
3667                 return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
3668               else
3669                 return new CastInst(Op0, CI.getType());
3670             }
3671
3672             // If the input is an and with a single bit, shift then simplify.
3673             ConstantInt *AndRHS;
3674             if (match(Op0, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
3675               if (AndRHS->getRawValue() &&
3676                   (AndRHS->getRawValue() & (AndRHS->getRawValue()-1)) == 0) {
3677                 unsigned ShiftAmt = Log2_64(AndRHS->getRawValue());
3678                 // Perform an unsigned shr by shiftamt.  Convert input to
3679                 // unsigned if it is signed.
3680                 Value *In = Op0;
3681                 if (In->getType()->isSigned())
3682                   In = InsertNewInstBefore(new CastInst(In,
3683                         In->getType()->getUnsignedVersion(), In->getName()),CI);
3684                 // Insert the shift to put the result in the low bit.
3685                 In = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, In,
3686                                       ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt),
3687                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
3688                 if (CI.getType() == In->getType())
3689                   return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
3690                 else
3691                   return new CastInst(In, CI.getType());
3692               }
3693           }
3694         }
3695         break;
3696       case Instruction::SetEQ:
3697         // We if we are just checking for a seteq of a single bit and casting it
3698         // to an integer.  If so, shift the bit to the appropriate place then
3699         // cast to integer to avoid the comparison.
3700         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3701           // Is Op1C a power of two or zero?
3702           if ((Op1C->getRawValue() & Op1C->getRawValue()-1) == 0) {
3703             // cast (X == 1) to int -> X iff X has only the low bit set.
3704             if (Op1C->getRawValue() == 1) {
3705               Constant *Not1 =
3706                 ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
3707               if (MaskedValueIsZero(Op0, cast<ConstantIntegral>(Not1))) {
3708                 if (CI.getType() == Op0->getType())
3709                   return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
3710                 else
3711                   return new CastInst(Op0, CI.getType());
3712               }
3713             }
3714           }
3715         }
3716         break;
3717       }
3718     }
3719   return 0;
3720 }
3721
3722 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
3723 ///   %C = or %A, %B
3724 ///   %D = select %cond, %C, %A
3725 /// into:
3726 ///   %C = select %cond, %B, 0
3727 ///   %D = or %A, %C
3728 ///
3729 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
3730 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
3731 /// equal the other incoming value of the select.
3732 ///
3733 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
3734   switch (I->getOpcode()) {
3735   case Instruction::Add:
3736   case Instruction::Mul:
3737   case Instruction::And:
3738   case Instruction::Or:
3739   case Instruction::Xor:
3740     return 3;              // Can fold through either operand.
3741   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
3742   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
3743   case Instruction::Shr:
3744     return 1;
3745   default:
3746     return 0;              // Cannot fold
3747   }
3748 }
3749
3750 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
3751 /// function, return the identity constant that goes into the select.
3752 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
3753   switch (I->getOpcode()) {
3754   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
3755   case Instruction::Add:
3756   case Instruction::Sub:
3757   case Instruction::Or:
3758   case Instruction::Xor:
3759     return Constant::getNullValue(I->getType());
3760   case Instruction::Shl:
3761   case Instruction::Shr:
3762     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
3763   case Instruction::And:
3764     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
3765   case Instruction::Mul:
3766     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
3767   }
3768 }
3769
3770 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
3771 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
3772 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
3773                                           Instruction *FI) {
3774   if (TI->getNumOperands() == 1) {
3775     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
3776     // merge.
3777     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
3778       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
3779         return 0;
3780     } else {
3781       return 0;  // unknown unary op.
3782     }
3783
3784     // Fold this by inserting a select from the input values.
3785     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
3786                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
3787     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
3788     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
3789   }
3790
3791   // Only handle binary operators here.
3792   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
3793     return 0;
3794
3795   // Figure out if the operations have any operands in common.
3796   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
3797   bool MatchIsOpZero;
3798   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
3799     MatchOp  = TI->getOperand(0);
3800     OtherOpT = TI->getOperand(1);
3801     OtherOpF = FI->getOperand(1);
3802     MatchIsOpZero = true;
3803   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
3804     MatchOp  = TI->getOperand(1);
3805     OtherOpT = TI->getOperand(0);
3806     OtherOpF = FI->getOperand(0);
3807     MatchIsOpZero = false;
3808   } else if (!TI->isCommutative()) {
3809     return 0;
3810   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
3811     MatchOp  = TI->getOperand(0);
3812     OtherOpT = TI->getOperand(1);
3813     OtherOpF = FI->getOperand(0);
3814     MatchIsOpZero = true;
3815   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
3816     MatchOp  = TI->getOperand(1);
3817     OtherOpT = TI->getOperand(0);
3818     OtherOpF = FI->getOperand(1);
3819     MatchIsOpZero = true;
3820   } else {
3821     return 0;
3822   }
3823
3824   // If we reach here, they do have operations in common.
3825   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
3826                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
3827   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
3828
3829   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
3830     if (MatchIsOpZero)
3831       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
3832     else
3833       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
3834   } else {
3835     if (MatchIsOpZero)
3836       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
3837     else
3838       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
3839   }
3840 }
3841
3842 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
3843   Value *CondVal = SI.getCondition();
3844   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
3845   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
3846
3847   // select true, X, Y  -> X
3848   // select false, X, Y -> Y
3849   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
3850     if (C == ConstantBool::True)
3851       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3852     else {
3853       assert(C == ConstantBool::False);
3854       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3855     }
3856
3857   // select C, X, X -> X
3858   if (TrueVal == FalseVal)
3859     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3860
3861   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
3862     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3863   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
3864     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3865   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
3866     if (isa<Constant>(TrueVal))
3867       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3868     else
3869       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3870   }
3871
3872   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
3873     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
3874       if (C == ConstantBool::True) {
3875         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
3876         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
3877       } else {
3878         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
3879         Value *NotCond =
3880           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
3881                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
3882         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
3883       }
3884     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
3885       if (C == ConstantBool::False) {
3886         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
3887         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
3888       } else {
3889         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
3890         Value *NotCond =
3891           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
3892                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
3893         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
3894       }
3895     }
3896
3897   // Selecting between two integer constants?
3898   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
3899     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
3900       // select C, 1, 0 -> cast C to int
3901       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
3902         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
3903       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
3904         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
3905         Value *NotCond =
3906           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
3907                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
3908         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
3909       }
3910
3911       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
3912       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
3913       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
3914       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
3915       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
3916         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
3917           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3918                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
3919               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
3920               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
3921             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
3922               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
3923                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
3924                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
3925                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
3926                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
3927                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
3928                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
3929                 // false val is the zero.
3930                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
3931                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
3932                 Value *V = ICA;
3933                 if (ShouldNotVal)
3934                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
3935                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
3936                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
3937               }
3938     }
3939
3940   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
3941   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
3942     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
3943       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
3944       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3945         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3946       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
3947       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
3948         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3949       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
3950
3951     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
3952       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
3953       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3954         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3955       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
3956       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
3957         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3958       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
3959     }
3960   }
3961
3962   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
3963     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
3964       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
3965         bool isInverse = false;
3966         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
3967
3968         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
3969         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
3970           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
3971             return IV;
3972
3973         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
3974         // even legal for FP.
3975         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
3976             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
3977           AddOp = FI; SubOp = TI;
3978         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
3979                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
3980           AddOp = TI; SubOp = FI;
3981         }
3982
3983         if (AddOp) {
3984           Value *OtherAddOp = 0;
3985           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
3986             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
3987           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
3988             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
3989           }
3990
3991           if (OtherAddOp) {
3992             // So at this point we know we have:
3993             //        select C, (add X, Y), (sub X, ?)
3994             // We can do the transform profitably if either 'Y' = '?' or '?' is
3995             // a constant.
3996             if (SubOp->getOperand(1) == AddOp ||
3997                 isa<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
3998               Value *NegVal;
3999               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4000                 NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
4001               } else {
4002                 NegVal = InsertNewInstBefore(
4003                            BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1)), SI);
4004               }
4005
4006               Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
4007               Value *NewFalseOp = NegVal;
4008               if (AddOp != TI)
4009                 std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
4010               Instruction *NewSel =
4011                 new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
4012
4013               NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4014               return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
4015             }
4016           }
4017         }
4018       }
4019
4020   // See if we can fold the select into one of our operands.
4021   if (SI.getType()->isInteger()) {
4022     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
4023     // transformation we are doing here.
4024     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4025       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
4026           !isa<Constant>(FalseVal))
4027         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
4028           unsigned OpToFold = 0;
4029           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
4030             OpToFold = 1;
4031           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
4032             OpToFold = 2;
4033           }
4034
4035           if (OpToFold) {
4036             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
4037             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
4038             Instruction *NewSel =
4039               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
4040                              Name);
4041             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4042             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
4043               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4044             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
4045               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4046             else {
4047               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4048             }
4049           }
4050         }
4051
4052     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4053       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
4054           !isa<Constant>(TrueVal))
4055         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
4056           unsigned OpToFold = 0;
4057           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
4058             OpToFold = 1;
4059           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
4060             OpToFold = 2;
4061           }
4062
4063           if (OpToFold) {
4064             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
4065             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
4066             Instruction *NewSel =
4067               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
4068                              Name);
4069             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4070             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
4071               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4072             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
4073               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4074             else {
4075               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4076             }
4077           }
4078         }
4079   }
4080
4081   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
4082     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
4083     SI.setOperand(1, FalseVal);
4084     SI.setOperand(2, TrueVal);
4085     return &SI;
4086   }
4087
4088   return 0;
4089 }
4090
4091
4092 // CallInst simplification
4093 //
4094 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
4095   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
4096   // visitCallSite.
4097   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(&CI)) {
4098     bool Changed = false;
4099
4100     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
4101     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
4102       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
4103
4104       // FIXME: Increase alignment here.
4105
4106       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
4107         if (CI->getRawValue() == 1) {
4108           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
4109           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
4110           // alignment is sufficient.
4111         }
4112     }
4113
4114     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
4115     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
4116     // into a call to memcpy.
4117     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI))
4118       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
4119         if (GVSrc->isConstant()) {
4120           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
4121           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction("llvm.memcpy",
4122                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
4123           CI.setOperand(0, MemCpy);
4124           Changed = true;
4125         }
4126
4127     if (Changed) return &CI;
4128   } else if (DbgStopPointInst *SPI = dyn_cast<DbgStopPointInst>(&CI)) {
4129     // If this stoppoint is at the same source location as the previous
4130     // stoppoint in the chain, it is not needed.
4131     if (DbgStopPointInst *PrevSPI =
4132         dyn_cast<DbgStopPointInst>(SPI->getChain()))
4133       if (SPI->getLineNo() == PrevSPI->getLineNo() &&
4134           SPI->getColNo() == PrevSPI->getColNo()) {
4135         SPI->replaceAllUsesWith(PrevSPI);
4136         return EraseInstFromFunction(CI);
4137       }
4138   }
4139
4140   return visitCallSite(&CI);
4141 }
4142
4143 // InvokeInst simplification
4144 //
4145 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
4146   return visitCallSite(&II);
4147 }
4148
4149 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
4150 //
4151 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
4152   bool Changed = false;
4153
4154   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
4155   // to the arguments of the call/invoke.
4156   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
4157
4158   Value *Callee = CS.getCalledValue();
4159
4160   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
4161     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
4162       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
4163       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
4164       // be unreachable, as the call is undefined.
4165       new StoreInst(ConstantBool::True,
4166                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), OldCall);
4167       if (!OldCall->use_empty())
4168         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
4169       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
4170         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
4171       return 0;
4172     }
4173
4174   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
4175     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
4176     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
4177     // that we can't modify the CFG here.
4178     new StoreInst(ConstantBool::True,
4179                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
4180                   CS.getInstruction());
4181
4182     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
4183       CS.getInstruction()->
4184         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
4185
4186     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
4187       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
4188       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4189                      ConstantBool::True, II);
4190     }
4191     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
4192   }
4193
4194   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
4195   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
4196   if (FTy->isVarArg()) {
4197     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
4198     // the call.
4199     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
4200            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
4201       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
4202         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
4203         // area, we can eliminate the use of the cast.
4204         Value *Op = CI->getOperand(0);
4205         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
4206           *I = Op;
4207           Changed = true;
4208         }
4209       }
4210   }
4211
4212   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
4213 }
4214
4215 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
4216 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
4217 //
4218 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
4219   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
4220   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
4221   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
4222     return false;
4223   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
4224   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
4225
4226   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
4227   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
4228   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
4229   //
4230   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
4231   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
4232
4233   // Check to see if we are changing the return type...
4234   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
4235     if (Callee->isExternal() &&
4236         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
4237         !Caller->use_empty())
4238       return false;   // Cannot transform this return value...
4239
4240     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
4241     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
4242     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
4243     // the critical edge).  Bail out in this case.
4244     if (!Caller->use_empty())
4245       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
4246         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
4247              UI != E; ++UI)
4248           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
4249             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
4250                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
4251               return false;
4252   }
4253
4254   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
4255   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
4256
4257   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
4258   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
4259     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
4260     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
4261     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
4262   }
4263
4264   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
4265       Callee->isExternal())
4266     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
4267
4268   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
4269   // inserting cast instructions as necessary...
4270   std::vector<Value*> Args;
4271   Args.reserve(NumActualArgs);
4272
4273   AI = CS.arg_begin();
4274   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
4275     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
4276     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
4277       Args.push_back(*AI);
4278     } else {
4279       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
4280                                          *Caller));
4281     }
4282   }
4283
4284   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
4285   // now...
4286   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
4287     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
4288
4289   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
4290   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
4291     if (!FT->isVarArg()) {
4292       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
4293                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
4294     } else {
4295       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
4296       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
4297         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
4298         if (PTy != (*AI)->getType()) {
4299           // Must promote to pass through va_arg area!
4300           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
4301           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
4302           Args.push_back(Cast);
4303         } else {
4304           Args.push_back(*AI);
4305         }
4306       }
4307     }
4308
4309   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
4310     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
4311
4312   Instruction *NC;
4313   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
4314     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4315                         Args, Caller->getName(), Caller);
4316     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
4317   } else {
4318     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
4319     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
4320       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
4321    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
4322   }
4323
4324   // Insert a cast of the return type as necessary...
4325   Value *NV = NC;
4326   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
4327     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
4328       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
4329
4330       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
4331       // non-phi, instruction in the normal successor block.
4332       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
4333         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
4334         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
4335         InsertNewInstBefore(NC, *I);
4336       } else {
4337         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
4338         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
4339       }
4340       AddUsersToWorkList(*Caller);
4341     } else {
4342       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
4343     }
4344   }
4345
4346   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
4347     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
4348   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
4349   removeFromWorkList(Caller);
4350   return true;
4351 }
4352
4353
4354 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
4355 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
4356 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
4357 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
4358   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
4359
4360   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
4361   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
4362   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
4363   // code size and simplifying code.
4364   Constant *ConstantOp = 0;
4365   const Type *CastSrcTy = 0;
4366   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
4367     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
4368   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
4369     // Can fold binop or shift if the RHS is a constant.
4370     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
4371     if (ConstantOp == 0) return 0;
4372   } else {
4373     return 0;  // Cannot fold this operation.
4374   }
4375
4376   // Check to see if all arguments are the same operation.
4377   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4378     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
4379     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
4380     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
4381       return 0;
4382     if (CastSrcTy) {
4383       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
4384         return 0;  // Cast operation must match.
4385     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
4386       return 0;
4387     }
4388   }
4389
4390   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
4391   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
4392   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
4393                                PN.getName()+".in");
4394   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
4395
4396   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
4397   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
4398
4399   // Add all operands to the new PHI.
4400   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4401     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
4402     if (NewInVal != InVal)
4403       InVal = 0;
4404     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
4405   }
4406
4407   Value *PhiVal;
4408   if (InVal) {
4409     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
4410     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
4411     PhiVal = InVal;
4412     delete NewPN;
4413   } else {
4414     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
4415     PhiVal = NewPN;
4416   }
4417
4418   // Insert and return the new operation.
4419   if (isa<CastInst>(FirstInst))
4420     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
4421   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
4422     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
4423   else
4424     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
4425                          PhiVal, ConstantOp);
4426 }
4427
4428 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
4429 /// that is dead.
4430 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
4431   if (PN->use_empty()) return true;
4432   if (!PN->hasOneUse()) return false;
4433
4434   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
4435   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
4436     return true;
4437
4438   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
4439     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
4440
4441   return false;
4442 }
4443
4444 // PHINode simplification
4445 //
4446 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
4447   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
4448     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
4449
4450   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
4451   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
4452   // constants.
4453   if (PN.hasOneUse())
4454     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
4455       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
4456         bool AllConstant = true;
4457         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4458           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
4459             AllConstant = false;
4460             break;
4461           }
4462         if (AllConstant) {
4463           // Make a new PHI with all casted values.
4464           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
4465           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4466             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
4467             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
4468                              PN.getIncomingBlock(i));
4469           }
4470
4471           // Update the cast instruction.
4472           CI->setOperand(0, New);
4473           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
4474           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
4475           return &PN;                // PN is now dead!
4476         }
4477       }
4478
4479   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
4480   // reducing code size.
4481   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
4482       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
4483     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
4484       return Result;
4485
4486   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
4487   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
4488   // PHI)... break the cycle.
4489   if (PN.hasOneUse())
4490     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
4491       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
4492       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
4493       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
4494         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
4495     }
4496
4497   return 0;
4498 }
4499
4500 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
4501                                       Instruction *InsertPoint,
4502                                       InstCombiner *IC) {
4503   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
4504   const Type *VTy = V->getType();
4505   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
4506     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
4507     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
4508                                              V->getName()), *InsertPoint);
4509   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
4510                                  *InsertPoint);
4511 }
4512
4513
4514 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
4515   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
4516   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
4517   // If so, eliminate the noop.
4518   if (GEP.getNumOperands() == 1)
4519     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
4520
4521   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
4522     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
4523
4524   bool HasZeroPointerIndex = false;
4525   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
4526     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
4527
4528   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
4529     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
4530
4531   // Eliminate unneeded casts for indices.
4532   bool MadeChange = false;
4533   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4534   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
4535     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
4536       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
4537         Value *Src = CI->getOperand(0);
4538         const Type *SrcTy = Src->getType();
4539         const Type *DestTy = CI->getType();
4540         if (Src->getType()->isInteger()) {
4541           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
4542                        DestTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
4543             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
4544             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
4545             // 32-bit pointer platforms.
4546             if (DestTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()){
4547               MadeChange = true;
4548               GEP.setOperand(i, Src);
4549             }
4550           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
4551                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
4552             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
4553             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
4554             // pointer target.
4555             if (SrcTy->isSigned() ||
4556                 SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
4557               MadeChange = true;
4558               GEP.setOperand(i, Src);
4559             }
4560           }
4561         }
4562       }
4563       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
4564       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
4565       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
4566       // obvious.
4567       Value *Op = GEP.getOperand(i);
4568       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
4569         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
4570           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
4571                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
4572           MadeChange = true;
4573         } else {
4574           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
4575                                                 Op->getName()), GEP);
4576           GEP.setOperand(i, Op);
4577           MadeChange = true;
4578         }
4579
4580       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
4581       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
4582       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
4583         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
4584                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
4585         MadeChange = true;
4586       }
4587     }
4588   if (MadeChange) return &GEP;
4589
4590   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
4591   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
4592   // getelementptr instructions into a single instruction.
4593   //
4594   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
4595   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
4596     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
4597
4598   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
4599     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
4600     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
4601     // avoids us creating a TON of code in some cases.
4602     //
4603     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
4604         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
4605       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
4606
4607     std::vector<Value *> Indices;
4608
4609     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
4610     bool EndsWithSequential = false;
4611     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
4612            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
4613       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
4614
4615     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
4616     if (EndsWithSequential) {
4617       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
4618       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
4619       //
4620       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
4621       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
4622         Sum = GO1;
4623       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
4624         Sum = SO1;
4625       } else {
4626         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
4627         // target's pointer size.
4628         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
4629           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
4630             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
4631           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
4632             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
4633           } else {
4634             unsigned PS = TD->getPointerSize();
4635             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
4636               // Convert GO1 to SO1's type.
4637               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
4638
4639             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
4640               // Convert SO1 to GO1's type.
4641               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
4642             } else {
4643               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
4644               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
4645               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
4646             }
4647           }
4648         }
4649         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
4650           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
4651         else {
4652           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
4653           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
4654         }
4655       }
4656
4657       // Recycle the GEP we already have if possible.
4658       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
4659         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
4660         GEP.setOperand(1, Sum);
4661         return &GEP;
4662       } else {
4663         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
4664                        SrcGEPOperands.end()-1);
4665         Indices.push_back(Sum);
4666         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
4667       }
4668     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
4669                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
4670                SrcGEPOperands.size() != 1) {
4671       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
4672       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
4673                      SrcGEPOperands.end());
4674       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
4675     }
4676
4677     if (!Indices.empty())
4678       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
4679
4680   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
4681     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
4682     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
4683
4684     // Scan for nonconstants...
4685     std::vector<Constant*> Indices;
4686     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
4687     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
4688       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
4689
4690     if (I == E) {  // If they are all constants...
4691       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
4692
4693       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
4694       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
4695     }
4696   } else if (Value *X = isCast(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
4697     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
4698       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
4699     } else if (HasZeroPointerIndex) {
4700       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
4701       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
4702       //
4703       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
4704       //
4705       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
4706       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
4707       if (const ArrayType *XATy =
4708           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
4709         if (const ArrayType *CATy =
4710             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
4711           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
4712             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
4713             // to an array of the same type as the destination pointer
4714             // array.  Because the array type is never stepped over (there
4715             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
4716             GEP.setOperand(0, X);
4717             return &GEP;
4718           }
4719     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
4720       // Transform things like:
4721       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
4722       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
4723       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
4724       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
4725       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4726           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
4727           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
4728         Value *V = InsertNewInstBefore(
4729                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
4730                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
4731         return new CastInst(V, GEP.getType());
4732       }
4733
4734       // Transform things like:
4735       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
4736       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
4737       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
4738
4739       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4740           (ResElTy == Type::SByteTy || ResElTy == Type::UByteTy)) {
4741         uint64_t ArrayEltSize =
4742             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
4743
4744         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
4745         // allow either a mul, shift, or constant here.
4746         Value *NewIdx = 0;
4747         ConstantInt *Scale = 0;
4748         if (ArrayEltSize == 1) {
4749           NewIdx = GEP.getOperand(1);
4750           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
4751         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
4752           NewIdx = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
4753           Scale = CI;
4754         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
4755           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
4756               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
4757             unsigned ShAmt =cast<ConstantUInt>(Inst->getOperand(1))->getValue();
4758             if (Inst->getType()->isSigned())
4759               Scale = ConstantSInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
4760             else
4761               Scale = ConstantUInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
4762             NewIdx = Inst->getOperand(0);
4763           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
4764                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
4765             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
4766             NewIdx = Inst->getOperand(0);
4767           }
4768         }
4769
4770         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
4771         // out, perform the transformation.
4772         if (Scale && Scale->getRawValue() % ArrayEltSize == 0) {
4773           if (ConstantSInt *C = dyn_cast<ConstantSInt>(Scale))
4774             Scale = ConstantSInt::get(C->getType(),
4775                                       C->getRawValue()/(int64_t)ArrayEltSize);
4776           else
4777             Scale = ConstantUInt::get(Scale->getType(),
4778                                       Scale->getRawValue() / ArrayEltSize);
4779           if (Scale->getRawValue() != 1) {
4780             Constant *C = ConstantExpr::getCast(Scale, NewIdx->getType());
4781             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
4782             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
4783           }
4784
4785           // Insert the new GEP instruction.
4786           Instruction *Idx =
4787             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
4788                                   NewIdx, GEP.getName());
4789           Idx = InsertNewInstBefore(Idx, GEP);
4790           return new CastInst(Idx, GEP.getType());
4791         }
4792       }
4793     }
4794   }
4795
4796   return 0;
4797 }
4798
4799 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
4800   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
4801   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
4802     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
4803       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
4804       AllocationInst *New = 0;
4805
4806       // Create and insert the replacement instruction...
4807       if (isa<MallocInst>(AI))
4808         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName());
4809       else {
4810         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
4811         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName());
4812       }
4813
4814       InsertNewInstBefore(New, AI);
4815
4816       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
4817       // allocas if possible...
4818       //
4819       BasicBlock::iterator It = New;
4820       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
4821
4822       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
4823       // insert our getelementptr instruction...
4824       //
4825       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
4826       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
4827                                        New->getName()+".sub", It);
4828
4829       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
4830       // allocation.
4831       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
4832     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
4833       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
4834     }
4835
4836   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
4837   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
4838   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
4839   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
4840       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
4841     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
4842
4843   return 0;
4844 }
4845
4846 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
4847   Value *Op = FI.getOperand(0);
4848
4849   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
4850   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
4851     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
4852       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
4853       return &FI;
4854     }
4855
4856   // free undef -> unreachable.
4857   if (isa<UndefValue>(Op)) {
4858     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
4859     new StoreInst(ConstantBool::True,
4860                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
4861     return EraseInstFromFunction(FI);
4862   }
4863
4864   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
4865   // when lots of inlining happens.
4866   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
4867     return EraseInstFromFunction(FI);
4868
4869   return 0;
4870 }
4871
4872
4873 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
4874 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
4875 /// expression, or null if something is funny.
4876 ///
4877 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
4878   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
4879     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
4880
4881   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
4882   // addressing...
4883   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
4884   for (++I; I != E; ++I)
4885     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
4886       ConstantUInt *CU = cast<ConstantUInt>(I.getOperand());
4887       assert(CU->getValue() < STy->getNumElements() &&
4888              "Struct index out of range!");
4889       unsigned El = (unsigned)CU->getValue();
4890       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
4891         C = CS->getOperand(El);
4892       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
4893         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(El));
4894       } else if (isa<UndefValue>(C)) {
4895         C = UndefValue::get(STy->getElementType(El));
4896       } else {
4897         return 0;
4898       }
4899     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
4900       const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(*I);
4901       if ((uint64_t)CI->getRawValue() >= ATy->getNumElements()) return 0;
4902       if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
4903         C = CA->getOperand((unsigned)CI->getRawValue());
4904       else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
4905         C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
4906       else if (isa<UndefValue>(C))
4907         C = UndefValue::get(ATy->getElementType());
4908       else
4909         return 0;
4910     } else {
4911       return 0;
4912     }
4913   return C;
4914 }
4915
4916 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
4917 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
4918   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
4919   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
4920
4921   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
4922   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
4923     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
4924
4925     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
4926       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
4927       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
4928       // constants.
4929       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
4930         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
4931           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
4932             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
4933             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
4934             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
4935             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
4936           }
4937
4938       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
4939           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
4940           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
4941           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
4942           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
4943                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
4944
4945         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
4946         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
4947         // the result of the loaded value.
4948         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
4949                                                              CI->getName(),
4950                                                          LI.isVolatile()),LI);
4951         // Now cast the result of the load.
4952         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
4953       }
4954     }
4955   }
4956   return 0;
4957 }
4958
4959 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
4960 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
4961 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
4962 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
4963 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
4964   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
4965   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
4966
4967   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
4968   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
4969   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
4970   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
4971   // the load entirely).
4972   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
4973
4974   while (BBI != E) {
4975     --BBI;
4976
4977     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
4978       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
4979     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
4980       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
4981
4982   }
4983   return false;
4984 }
4985
4986 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
4987   Value *Op = LI.getOperand(0);
4988
4989   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
4990   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
4991     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
4992       return Res;
4993
4994   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
4995   if (LI.isVolatile()) return 0;
4996
4997   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
4998     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
4999     // If the instruction immediately before this is a store to the same
5000     // address, do a simple form of store->load forwarding.
5001     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5002       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
5003         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
5004     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
5005       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
5006         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
5007   }
5008
5009   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
5010     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
5011         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
5012       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5013       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5014       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5015       // CFG.
5016       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5017                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5018       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5019     }
5020
5021   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5022     // load null/undef -> undef
5023     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
5024       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
5025       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
5026       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
5027       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5028                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5029       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5030     }
5031
5032     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
5033     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
5034       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5035         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
5036
5037     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
5038     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
5039       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
5040         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
5041           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5042             if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
5043               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
5044         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
5045           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5046           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5047           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5048           // CFG.
5049           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5050                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5051           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5052         }
5053
5054       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
5055         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5056           return Res;
5057       }
5058   }
5059
5060   if (Op->hasOneUse()) {
5061     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
5062     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
5063     // exposes redundancy in the code.
5064     //
5065     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
5066     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
5067     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
5068     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
5069     // unconditionally.
5070     //
5071     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
5072       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
5073       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
5074           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
5075         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
5076                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
5077         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
5078                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
5079         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
5080       }
5081
5082       // load (select (cond, null, P)) -> load P
5083       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
5084         if (C->isNullValue()) {
5085           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
5086           return &LI;
5087         }
5088
5089       // load (select (cond, P, null)) -> load P
5090       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
5091         if (C->isNullValue()) {
5092           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
5093           return &LI;
5094         }
5095
5096     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
5097       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
5098       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
5099
5100       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
5101       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
5102       // loaded from the PHI.
5103       if (Safe) {
5104         BasicBlock::iterator I = &LI;
5105         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
5106           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
5107             Safe = false;
5108             break;
5109           }
5110       }
5111
5112       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
5113         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
5114                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
5115           Safe = false;
5116
5117       if (Safe) {
5118         // Create the PHI.
5119         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
5120         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
5121         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
5122
5123         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5124           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
5125           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
5126           if (TheLoad == 0) {
5127             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
5128             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
5129                                                        InVal->getName()+".val"),
5130                                           *BB->getTerminator());
5131           }
5132           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
5133         }
5134         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
5135       }
5136     }
5137   }
5138   return 0;
5139 }
5140
5141 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
5142 /// when possible.
5143 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
5144   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
5145   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5146
5147   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5148   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5149     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5150
5151     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5152       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5153       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5154       // constants.
5155       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5156         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5157           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5158             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5159             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5160             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5161             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5162           }
5163
5164       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5165           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5166                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5167
5168         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5169         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
5170         // the value to be stored.
5171         Value *NewCast;
5172         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
5173           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
5174         else
5175           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
5176                                                         SrcPTy,
5177                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
5178
5179         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
5180       }
5181     }
5182   }
5183   return 0;
5184 }
5185
5186 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
5187   Value *Val = SI.getOperand(0);
5188   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
5189
5190   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
5191     removeFromWorkList(&SI);
5192     SI.eraseFromParent();
5193     ++NumCombined;
5194     return 0;
5195   }
5196
5197   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile loads.
5198
5199   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
5200   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
5201     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
5202       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
5203       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
5204         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
5205       ++NumCombined;
5206     }
5207     return 0;  // Do not modify these!
5208   }
5209
5210   // store undef, Ptr -> noop
5211   if (isa<UndefValue>(Val)) {
5212     removeFromWorkList(&SI);
5213     SI.eraseFromParent();
5214     ++NumCombined;
5215     return 0;
5216   }
5217
5218   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
5219   // source instead.
5220   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Ptr))
5221     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5222       return Res;
5223   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
5224     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
5225       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5226         return Res;
5227
5228
5229   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
5230   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
5231   BasicBlock::iterator BBI = &SI; ++BBI;
5232   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
5233     if (BI->isUnconditional()) {
5234       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
5235       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
5236       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
5237       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
5238
5239       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
5240       BasicBlock *Other = 0;
5241       if (*PI != BI->getParent())
5242         Other = *PI;
5243       ++PI;
5244       if (PI != pred_end(Dest)) {
5245         if (*PI != BI->getParent())
5246           if (Other)
5247             Other = 0;
5248           else
5249             Other = *PI;
5250         if (++PI != pred_end(Dest))
5251           Other = 0;
5252       }
5253       if (Other) {  // If only one other pred...
5254         BBI = Other->getTerminator();
5255         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
5256         // there is an instruction before the branch.
5257         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
5258             BBI != Other->begin()) {
5259           --BBI;
5260           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
5261
5262           // If this instruction is a store to the same location.
5263           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
5264             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
5265             // node now if we need it.
5266             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
5267             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
5268               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
5269               PN->reserveOperandSpace(2);
5270               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
5271               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
5272               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
5273             }
5274
5275             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
5276             // insert it.
5277             BBI = Dest->begin();
5278             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
5279             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
5280                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
5281
5282             // Nuke the old stores.
5283             removeFromWorkList(&SI);
5284             removeFromWorkList(OtherStore);
5285             SI.eraseFromParent();
5286             OtherStore->eraseFromParent();
5287             ++NumCombined;
5288             return 0;
5289           }
5290         }
5291       }
5292     }
5293
5294   return 0;
5295 }
5296
5297
5298 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
5299   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
5300   Value *X = 0;
5301   BasicBlock *TrueDest;
5302   BasicBlock *FalseDest;
5303   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
5304       !isa<Constant>(X)) {
5305     // Swap Destinations and condition...
5306     BI.setCondition(X);
5307     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
5308     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
5309     return &BI;
5310   }
5311
5312   // Cannonicalize setne -> seteq
5313   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
5314   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
5315                       TrueDest, FalseDest)))
5316     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
5317          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
5318       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
5319       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
5320       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
5321       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
5322       // Swap Destinations and condition...
5323       BI.setCondition(NewSCC);
5324       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
5325       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
5326       removeFromWorkList(I);
5327       I->getParent()->getInstList().erase(I);
5328       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
5329       return &BI;
5330     }
5331
5332   return 0;
5333 }
5334
5335 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
5336   Value *Cond = SI.getCondition();
5337   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
5338     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
5339       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
5340         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
5341         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
5342           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
5343                                                 AddRHS));
5344         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
5345         WorkList.push_back(I);
5346         return &SI;
5347       }
5348   }
5349   return 0;
5350 }
5351
5352
5353 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
5354   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
5355                  WorkList.end());
5356 }
5357
5358
5359 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
5360 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
5361 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
5362 /// end of its block.
5363 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
5364   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
5365
5366   // Cannot move control-flow-involving instructions.
5367   if (isa<PHINode>(I) || isa<InvokeInst>(I) || isa<CallInst>(I)) return false;
5368
5369   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
5370   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
5371     return false;
5372
5373   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
5374   // the end of block that could change the value.
5375   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
5376     if (LI->isVolatile()) return false;  // Don't sink volatile loads.
5377
5378     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
5379          Scan != E; ++Scan)
5380       if (Scan->mayWriteToMemory())
5381         return false;
5382   }
5383
5384   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
5385   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
5386
5387   I->moveBefore(InsertPos);
5388   ++NumSunkInst;
5389   return true;
5390 }
5391
5392 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
5393   bool Changed = false;
5394   TD = &getAnalysis<TargetData>();
5395
5396   {
5397     // Populate the worklist with the reachable instructions.
5398     std::set<BasicBlock*> Visited;
5399     for (df_ext_iterator<BasicBlock*> BB = df_ext_begin(&F.front(), Visited),
5400            E = df_ext_end(&F.front(), Visited); BB != E; ++BB)
5401       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
5402         WorkList.push_back(I);
5403
5404     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
5405     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
5406     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
5407     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
5408       if (!Visited.count(BB)) {
5409         Instruction *Term = BB->getTerminator();
5410         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
5411           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
5412
5413           DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
5414           ++NumDeadInst;
5415
5416           if (!I->use_empty())
5417             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
5418           I->eraseFromParent();
5419         }
5420       }
5421   }
5422
5423   while (!WorkList.empty()) {
5424     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
5425     WorkList.pop_back();
5426
5427     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
5428     // Check to see if we can DIE the instruction...
5429     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
5430       // Add operands to the worklist...
5431       if (I->getNumOperands() < 4)
5432         AddUsesToWorkList(*I);
5433       ++NumDeadInst;
5434
5435       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
5436
5437       I->eraseFromParent();
5438       removeFromWorkList(I);
5439       continue;
5440     }
5441
5442     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
5443     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
5444       Value* Ptr = I->getOperand(0);
5445       if (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
5446           cast<Constant>(Ptr)->isNullValue() &&
5447           !isa<ConstantPointerNull>(C) &&
5448           cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
5449         // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
5450         // "offsetof", fold it into 'cast int X to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
5451         bool isFoldableGEP = true;
5452         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5453           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(i)))
5454             isFoldableGEP = false;
5455         if (isFoldableGEP) {
5456           uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
5457                              std::vector<Value*>(I->op_begin()+1, I->op_end()));
5458           C = ConstantUInt::get(Type::ULongTy, Offset);
5459           C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
5460           C = ConstantExpr::getCast(C, I->getType());
5461         }
5462       }
5463
5464       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
5465
5466       // Add operands to the worklist...
5467       AddUsesToWorkList(*I);
5468       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
5469
5470       ++NumConstProp;
5471       I->getParent()->getInstList().erase(I);
5472       removeFromWorkList(I);
5473       continue;
5474     }
5475
5476     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
5477     if (I->hasOneUse()) {
5478       BasicBlock *BB = I->getParent();
5479       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
5480       if (UserParent != BB) {
5481         bool UserIsSuccessor = false;
5482         // See if the user is one of our successors.
5483         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
5484           if (*SI == UserParent) {
5485             UserIsSuccessor = true;
5486             break;
5487           }
5488
5489         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
5490         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
5491         // otherwise), we can keep going.
5492         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
5493             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
5494           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
5495           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
5496       }
5497     }
5498
5499     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
5500     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
5501       ++NumCombined;
5502       // Should we replace the old instruction with a new one?
5503       if (Result != I) {
5504         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
5505                         << "    New = " << *Result);
5506
5507         // Everything uses the new instruction now.
5508         I->replaceAllUsesWith(Result);
5509
5510         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
5511         WorkList.push_back(Result);
5512         AddUsersToWorkList(*Result);
5513
5514         // Move the name to the new instruction first...
5515         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
5516         Result->setName(OldName);
5517
5518         // Insert the new instruction into the basic block...
5519         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
5520         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
5521
5522         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
5523           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
5524             ++InsertPos;
5525
5526         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
5527
5528         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
5529         // use counts.
5530         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5531           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
5532             WorkList.push_back(OpI);
5533
5534         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
5535         // we do not process an instruction that has been deleted.
5536         removeFromWorkList(I);
5537
5538         // Erase the old instruction.
5539         InstParent->getInstList().erase(I);
5540       } else {
5541         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
5542
5543         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
5544         // if so, remove it.
5545         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
5546           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
5547           // use counts.
5548           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5549             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
5550               WorkList.push_back(OpI);
5551
5552           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
5553           // occurrances of this instruction.
5554           removeFromWorkList(I);
5555           I->eraseFromParent();
5556         } else {
5557           WorkList.push_back(Result);
5558           AddUsersToWorkList(*Result);
5559         }
5560       }
5561       Changed = true;
5562     }
5563   }
5564
5565   return Changed;
5566 }
5567
5568 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
5569   return new InstCombiner();
5570 }
5571